[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20080077935A - Homogeneous charge compression ignition engine and air intake and exhaust system thereof - Google Patents

Homogeneous charge compression ignition engine and air intake and exhaust system thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20080077935A
KR20080077935A KR1020080015906A KR20080015906A KR20080077935A KR 20080077935 A KR20080077935 A KR 20080077935A KR 1020080015906 A KR1020080015906 A KR 1020080015906A KR 20080015906 A KR20080015906 A KR 20080015906A KR 20080077935 A KR20080077935 A KR 20080077935A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
egr
passage
intake
valve
combustion chamber
Prior art date
Application number
KR1020080015906A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
히로시 구즈야마
Original Assignee
가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 filed Critical 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Publication of KR20080077935A publication Critical patent/KR20080077935A/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0418Layout of the intake air cooling or coolant circuit the intake air cooler having a bypass or multiple flow paths within the heat exchanger to vary the effective heat transfer surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/04Gas-air mixing apparatus
    • F02M21/047Venturi mixer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10255Arrangements of valves; Multi-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0239Pressure or flow regulators therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

A homogeneous charge compression ignition engine and devices for air intake and exhaust gas are provided to cool the re-circulated exhaust gas, and to heat intake air while saving space occupied by the devices. An engine(1) having homogeneous charge compression ignition system includes a combustion chamber(10), an air intake passageway(11p) leading to the combustion chamber, and an exhaust gas passageway(12p) extended fro the combustion chamber. The homogeneous charge compression ignition system has a turbo charger(11t), a throttle(3), a fuel valve(2v), a passageway(20p) to preheat the intake air, a switch valve(11v), an EGR(Exhaust Gas Recirculation) passageway(30p), an EGR valve(30v), a heat exchanger(40), an intake valve(51v), an exhaust valve(52v), a spark plug(53c), an ECU(Electronic Control Unit,5) where control cables(5a~5i) for various devices are connected to control operation of the connected devices such as the exhaust valve, the spark plug, the intake valve, the EGR valve, the switch valve, the throttle, the fuel valve, the by-pass control valve, and the turbo charger.

Description

예혼합 압축 착화 기관 및 그 흡배기 장치{HOMOGENEOUS CHARGE COMPRESSION IGNITION ENGINE AND AIR INTAKE AND EXHAUST SYSTEM THEREOF}Premixed compression ignition engine and its intake and exhaust devices {HOMOGENEOUS CHARGE COMPRESSION IGNITION ENGINE AND AIR INTAKE AND EXHAUST SYSTEM THEREOF}

본 발명은 배기를 EGR 가스로서 연소실로 환류시키는 예혼합 압축 착화 기관 및 그 흡배기 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a premixed compression ignition engine and an intake and exhaust device thereof for returning exhaust gas as an EGR gas to a combustion chamber.

최근, 내연 기관의 분야에서는 양호한 연비 및 열효율이 얻어지는 예혼합 압축 착화 기관이 주목되고 있으며, 다양한 연구가 이루어지고 있다. 대부분의 예혼합 압축 착화 기관은 흡기 통로 상에서 연료와 공기를 혼합하고, 생성된 혼합기를 연소실에 공급하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 연소실 내에 갇힌 혼합기는 압축 행정시, 피스톤 상승에 의한 고온 고압화에 수반하여 자 (自) 착화된다. 이와 같은 예혼합 압축 착화 기관에 있어서는 실용화를 위한 과제의 하나로서, 예혼합 압축 착화 연소 (HCCI, Homogeneous Charge Compression Ignition) 를 안정적으로 제어할 수 있는 운전 영역이 아직 좁다는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 이 문제를 회피할 목적에서, 먼저, 상용되는 운전 영역이 비교적 좁은 정치형 (定置型) 엔진, 예를 들어 GHP (가스 히트 펌프) 용 가스 엔진 등에서, 예혼합 압축 착화 기관을 실용화하고자 하는 움직임이 있다. 또한, 실제의 운전에 있어서 많이 사용되는 저중 회전 및 저중 부하 영역 부근에서는 예혼합 압축 착화 연소를, 고회전 영역, 그리고 극저부하 및 고부하 영역에서는 불꽃 점화 연소 (SI, Spark Ignition) 를 실시하도록 적당히 운전을 전환하는 것도 제안되어 있다.In recent years, in the field of an internal combustion engine, the premixed compression ignition engine which obtains favorable fuel efficiency and thermal efficiency is attracting attention, and various research is performed. Most premixed compression ignition engines are configured to mix fuel and air on an intake passage and to supply the resulting mixer to the combustion chamber. Then, the mixer trapped in the combustion chamber is self-ignited in response to the high temperature and high pressure caused by the piston rising during the compression stroke. In such a premixed compression ignition engine, as one of the problems for practical use, it is known that the operation region which can stably control premixed compression ignition combustion (HCCI) is still narrow. Therefore, for the purpose of avoiding this problem, first, in order to put the premixed compression ignition engine into practical use in a stationary engine having a relatively narrow operating area, for example, a gas engine for GHP (gas heat pump), etc. There is a movement. In addition, premixed compression ignition combustion is performed in the vicinity of the low-speed rotation and low-load load areas, which are frequently used in actual operation, and suitable operation is performed to perform spark ignition combustion (SI) in the high-rotation area and the extremely low and high load areas. Switching is also proposed.

예혼합 압축 착화 기관에 있어서, 예혼합 압축 착화 연소를 안정적으로 제어할 수 있는 운전 영역은 좁다. 이하, 이 문제에 대해 상세히 서술한다. 예를 들어, 저부하 운전 영역에 있어서는 연소실 내의 공급되는 혼합기의 양이 적고, 통내 온도도 상승되기 어렵기 때문에, 착화성이 악화되어 실화 (失火) 가 발생되기 쉬워진다. 그리고, 이와 같은 실화의 발생을 억제하기 위해, 기 (旣) 연소 가스의 일부를 연소실 내에 잔류시켜 다음회 연소에 넘길 수 있도록, 흡기 밸브, 배기 밸브의 밸브 타이밍에 부 (負) 의 오버랩 기간을 설정하는 이른바 내부 EGR 을 사용하는 것이 알려져 있다. 이와 같이 하여 내부 EGR 을 이용함으로써, 고온의 내부 EGR 가스와, 새롭게 연소실 내에 공급된 혼합기가 혼합되어 통내 온도를 상승시키기 때문에, 예혼합 압축 착화 연소시의 착화성이 향상되어 실화가 억제된다. 그러나, 저 (低) 외기온시 등에 있어서 더욱 조건이 악화되면, 연소실내 온도가 낮고, 또한, 고온의 내부 EGR 이 얻어지기 어렵기 때문에, 내부 EGR 을 이용해도, 예혼합 압축 착화가 일어나기 어려워 실화가 발생될 우려가 있다.In the premixed compression ignition engine, the operation region capable of stably controlling the premixed compression ignition combustion is narrow. This problem will be described in detail below. For example, in the low load operation region, the amount of the mixer supplied in the combustion chamber is small, and the internal temperature of the cylinder is also less likely to rise, so that ignition deteriorates and misfire is likely to occur. In order to suppress the occurrence of such misfire, a negative overlap period is added to the valve timing of the intake valve and the exhaust valve so that a part of the existing combustion gas is left in the combustion chamber so that it can be transferred to the next combustion. It is known to use so-called internal EGR to set. By using the internal EGR in this manner, the high temperature internal EGR gas and the mixer newly supplied into the combustion chamber are mixed to raise the cylinder temperature, so that the ignition in the premixed compression ignition combustion is improved and misfire is suppressed. However, if the conditions deteriorate further at low outside air temperature or the like, the combustion chamber temperature is low and high temperature internal EGR is difficult to be obtained. Therefore, even if the internal EGR is used, premixed compression ignition is unlikely to occur, causing misfire. It may occur.

내부 EGR 이외에, 연소실 내의 통내 온도를 상승시키는 수단으로는 예를 들어 디젤 엔진에서는 미리 열교환기 등의 가열 기구에 있어서 가열한 흡기 (혼합기) 를 연소실에 유입시키는 즉, 흡기 가열을 실시함으로써 실화의 발생을 방지하는 수단이 알려져 있다.In addition to the internal EGR, as a means for raising the cylinder temperature in the combustion chamber, for example, in a diesel engine, intake (mixer) heated in advance in a heating mechanism such as a heat exchanger is introduced into the combustion chamber, that is, intake heating is generated. Means for preventing this are known.

한편, 예혼합 압축 착화 기관에서는 고부하 운전 영역에 있어서, 노킹, 조기 착화 등의 이상 연소가 발생한다. 그리고, 이와 같은 이상 연소의 발생을 억제하기 위해, 외부 EGR (Exhaust Gas Recirculation, 배기 가스 재순환) 을 이용하는 것이 알려져 있다. 배기 통로로부터 취출된 직후의 외부 EGR 가스는 고온이기 때문에, 흡기의 체적 효율을 악화시키지 않도록, EGR 통로 도중에 형성된 EGR 쿨러에서 냉각된다. 그리고, EGR 쿨러에 의해 냉각된 EGR 가스가 연소실 내에 환류됨으로써, 불활성 가스의 증가에 의해 연소실의 연소 상태가 완만화된다.On the other hand, in the premixed compression ignition engine, abnormal combustion such as knocking and premature ignition occurs in the high load operating region. In order to suppress occurrence of such abnormal combustion, it is known to use external EGR (Exhaust Gas Recirculation). Since the external EGR gas immediately after being taken out from the exhaust passage is high temperature, it is cooled by the EGR cooler formed in the middle of the EGR passage so as not to deteriorate the volume efficiency of the intake air. Then, the EGR gas cooled by the EGR cooler is refluxed in the combustion chamber, whereby the combustion state of the combustion chamber is relaxed by the increase of the inert gas.

가열 장치로서의 열교환기, 또는 EGR 쿨러로서의 열교환기의 일례로서, 특허 문헌 1 인 일본 공표특허공보 2005-517857호에는 열교환기 (12) 를 이용하여, 흡기의 가열과 외부 EGR 가스의 냉각을 실시하는 기술이 개시되어 있다 (특허 문헌 1 의 도 2 참조). 이 기술에 있어서는 동일한 냉각수를 이용하여 EGR 가스의 냉각, 및 흡기 가열을 실시함으로써, 열교환 기구가 비교적 간소화되어 있다.As an example of a heat exchanger as a heating device or a heat exchanger as an EGR cooler, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-517857 in Patent Document 1 uses a heat exchanger 12 to perform heating of intake air and cooling of an external EGR gas. The technique is disclosed (refer FIG. 2 of patent document 1). In this technique, the heat exchange mechanism is relatively simplified by cooling the EGR gas and intake heating using the same cooling water.

그러나, 상기 특허 문헌 1 의 열교환기는 케이싱은 1 개이지만, 그 내부에 별개의 제 1 열교환부와 제 2 열교환부를 갖고 있고, 각각의 열교환부에 있어서 EGR 가스의 냉각과 흡기 가열이 다른 계통에서 실시된다는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 특허 문헌 1 의 열교환기는 종래의 열교환기 2 개와 비교하여 공간 절약화를 도모할 수 있지만, 열교환부를 하나밖에 갖지 않는 일반적인 열교환기 하나보다 대형화된다. 또한, 특허 문헌 1 의 열교환기를 사용한 내연 기관에서는 흡기 통로 및 EGR 통로를 이루는 배관, 냉각수용 배관을 포함하여 하나의 열교환기에 다수의 배관을 접속할 필요가 있어, 내연 기관 주변에 배치하는 데에 있어서의 설계상의 제약이 엄격해진다.However, although the heat exchanger of the said patent document 1 has one casing, it has a separate 1st heat exchange part and a 2nd heat exchange part inside, and each heat exchange part performs cooling of the EGR gas and intake heating in a different system. It is structured. For this reason, although the heat exchanger of patent document 1 can save space compared with two conventional heat exchangers, it becomes larger than the general heat exchanger which has only one heat exchange part. Moreover, in the internal combustion engine using the heat exchanger of patent document 1, it is necessary to connect many piping to one heat exchanger including the piping which forms an intake passage, an EGR passage | channel, and the cooling water piping, and arrange | positions around an internal combustion engine Design constraints become strict.

그래서, 본 발명의 목적은 보다 공간 절약화를 도모하고, EGR 가스의 냉각 및 흡기 가열을 실시할 수 있는 예혼합 압축 착화 기관 및 그 흡배기 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a premixed compression ignition engine and an intake / exhaust device of the same, which can further reduce space and perform cooling and intake heating of EGR gas.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 예혼합 압축 착화 기관은 연소실과, 당해 연소실에 대한 흡기의 통로가 되는 흡기 통로와, 상기 연소실로부터의 배기의 통로가 되는 배기 통로와, 당해 배기 통로 및 상기 흡기 통로에 연통되어 있고, 상기 연소실로부터의 배기의 일부를 EGR 가스하여 상기 연소실로 환류시키기 위한 EGR 통로와, 당해 EGR 통로 도중에 형성되고, EGR 가스의 냉각을 실시하는 열교환 기와, 상기 EGR 통로 도중에 형성되고, 상기 EGR 통로의 개폐 상태를 조정하기 위한 EGR 밸브와, 상기 흡기 통로에 있어서 상기 EGR 통로의 하류단보다 상류측에 형성된 분기부로부터 분기되고, 또한, 하류단이 상기 EGR 통로에 있어서의 상기 열교환기의 상류측에 연통되는 가열용 흡기 통로와, 상기 분기부보다 하류측에 있어서의 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 각각을 통과하는 흡기의 양을 조정하기 위한 전환 밸브와, 상기 EGR 밸브가 닫혀 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 적어도 어느 하나를 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환하고, 상기 EGR 밸브가 열려 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로만을 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환하도록 제어하는 제어 수단을 갖는다.In order to achieve the above object, the premixed compression ignition engine of the present invention includes a combustion chamber, an intake passage serving as an intake passage for the combustion chamber, an exhaust passage serving as an exhaust passage from the combustion chamber, the exhaust passage, and the An EGR passage communicating with an intake passage and for recirculating a part of the exhaust gas from the combustion chamber to the EGR gas and returning to the combustion chamber, a heat exchanger formed in the middle of the EGR passage, and a heat exchanger for cooling the EGR gas; Branched from an EGR valve for adjusting the open / closed state of the EGR passage, and a branch formed in an upstream side of the inlet passage from a downstream end of the EGR passage, and a downstream end of the EGR passage in the EGR passage. A heating intake passage communicating with an upstream side of the heat exchanger, the intake passage downstream of the branch and the heating A switching valve for adjusting the amount of intake air passing through each of the intake passages, and the intake air flowing into the combustion chamber when the EGR valve is closed, the intake passage and the heating intake passage downstream of the branch portion. The switching valve is switched so as to pass through at least one of the controls, and when the EGR valve is open, the intake air flowing into the combustion chamber is controlled to switch the switching valve so as to pass only the intake passage downstream of the branch part. It has a control means.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 예혼합 압축 착화 기관의 흡배기 장치는 연소실과, 당해 연소실로부터의 배기의 통로가 되는 배기 통로를 갖는 예혼합 압축 착화 기관에 사용되는 것이다. 그리고, 상기 연소실로 통하는 흡기 통로와, 상기 배기 통로 및 상기 흡기 통로에 연통되어 있고, 상기 연소실로부터의 배기를 EGR 가스로서 상기 연소실로 환류시키기 위한 EGR 통로와, 당해 EGR 통로 도중에 형성되고 EGR 가스의 냉각을 실시하는 열교환기와, 상기 EGR 통로 도중에 형성되고, 상기 EGR 통로를 개폐하기 위한 EGR 밸브와, 상기 흡기 통로에 있어서 상기 EGR 통로의 하류단보다 상류측에 형성된 분기부로부터 분기되고, 또한, 하류단이 상기 EGR 통로에 있어서의 상기 열교환기의 상류측에 연통되는 가열용 흡 기 통로와, 상기 분기부보다 하류측에 있어서 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 각각을 통과하는 흡기의 양을 조정하기 위한 전환 밸브와, 상기 EGR 밸브가 닫혀 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 적어도 어느 하나를 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환하고, 상기 EGR 밸브가 열려 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로만을 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환하도록 제어하는 제어 수단을 갖는다.Moreover, in order to achieve the said objective, the intake / exhaust apparatus of the premixed compression ignition engine of this invention is used for the premixed compression ignition engine which has a combustion chamber and the exhaust passage used as the passage of the exhaust from this combustion chamber. And an intake passage leading to the combustion chamber, the exhaust passage and the intake passage, an EGR passage for returning the exhaust gas from the combustion chamber as the EGR gas to the combustion chamber, and formed in the middle of the EGR passage. Branched from a heat exchanger for cooling, an EGR valve for opening and closing the EGR passage, and a branching portion formed upstream from a downstream end of the EGR passage in the intake passage; The amount of intake air passing through each of the intake passages for heating communicated with the upstream side of the heat exchanger in the EGR passage, and the intake passages and the intake passages for heating downstream on the downstream side of the branch portion. A switching valve for adjustment and an intake air flowing into the combustion chamber when the EGR valve is closed The switching valve is switched so as to pass through at least one of the intake passage and the heating intake passage, and when the EGR valve is open, the intake air flowing into the combustion chamber is downstream of the branch. And control means for controlling the switching valve to pass through only the passage.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described, referring drawings.

(전체 구성)(Overall configuration)

도 1 을 참조하면서, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 예혼합 압축 착화 기관 및 흡배기 장치의 전체 구성에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서는 「흡기」 는 연소실 내에 공급되는 기체 (예를 들어, 흡입 공기 및 가스 연료가 혼합된 것, 흡입 공기와 가스 연료와 외부 EGR 가스가 혼합된 것 등) 를 의미하고, 「혼합기」 는 흡입 공기 및 가스 연료가 혼합된 것을 의미하는 것으로 한다.With reference to FIG. 1, the whole structure of the premixed compression ignition engine and the intake / exhaust apparatus which concern on one Embodiment of this invention is demonstrated. In the following description, "intake" means a gas (for example, a mixture of intake air and a gas fuel, a mixture of intake air, gas fuel, and external EGR gas, etc.) supplied to a combustion chamber, and a "mixer". "Shall mean that the intake air and gaseous fuel are mixed.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 은 연소실 (10), 연소실 (10) 로 통하는 흡기 통로 (11p), 및 연소실 (10) 로부터의 배기의 통로가 되는 배기 통로 (12p) 를 갖고 있고, 운전 조건 (부하 및 기관 회전수) 에 따라, 불꽃 점화 연소와 예혼합 압축 착화 연소를 적절히 전환하여 운전을 실시하는 것이다. 이와 같이, 운전 조건에 따라 예혼합 압축 착화 연소와 불꽃 점화 연소를 전환함으로써, 예혼합 압축 착화 연소에 의한 저연비와, 불꽃 점화 연소에 의한 양호한 시동성·고출력의 양립이 가능해진다.As shown in FIG. 1, the premixed compression ignition engine 1 includes a combustion chamber 10, an intake passage 11p leading to the combustion chamber 10, and an exhaust passage 12p serving as a passage of the exhaust gas from the combustion chamber 10. In accordance with the operating conditions (load and engine speed), the operation is performed by appropriately switching the spark ignition combustion and the premixed compression ignition combustion. In this way, by switching the premixed compression ignition combustion and the spark ignition combustion in accordance with the operating conditions, both low fuel consumption due to the premixed compression ignition combustion and good startability and high output due to the spark ignition combustion can be achieved.

또한, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 은 과급기 (11t), 스로틀 (3), 연료 밸브 (2v) (연료 공급량 조정 수단), 가열용 흡기 통로 (20p), 전환 밸브 (11v), EGR 통로 (30p), EGR 밸브 (30v), 열교환기 (40), 흡기 밸브 (51v), 배기 밸브 (52v), 점화 플러그 (53c) 를 갖고 있다 (이들의 상세한 것에 대해서는 후술한다). 또한, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 은 ECU (Electronic Control Unit, 제어 수단에 상당) (5) 를 갖고 있다. ECU (5) 에는 배기 밸브 (52v), 점화 플러그 (53c), 흡기 밸브 (51v), EGR 밸브 (30v), 전환 밸브 (11v), 스로틀 (3), 연료 밸브 (2v), 바이패스 제어 밸브 (40v), 과급기 (11t) 에 대응하는 제어용 케이블 (5a∼5i) 이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, ECU (5) 는 배기 밸브 (52v), 점화 플러그 (53c), 흡기 밸브 (51v), EGR 밸브 (30v), 전환 밸브 (11v), 스로틀 (3), 연료 밸브 (2v), 바이패스 제어 밸브 (40v), 과급기 (11t) 의 동작을 제어하도록 구성되어 있다.In addition, the premixed compression ignition engine 1 includes a supercharger 11t, a throttle 3, a fuel valve 2v (fuel supply amount adjusting means), a heating intake passage 20p, a switching valve 11v, an EGR passage ( 30p), the EGR valve 30v, the heat exchanger 40, the intake valve 51v, the exhaust valve 52v, and the spark plug 53c (these details are mentioned later). In addition, the premixed compression ignition engine 1 has an ECU 5 (equivalent to an electronic control unit). The ECU 5 includes an exhaust valve 52v, a spark plug 53c, an intake valve 51v, an EGR valve 30v, a switching valve 11v, a throttle 3, a fuel valve 2v, a bypass control valve. 40v and control cables 5a-5i corresponding to the supercharger 11t are electrically connected. And ECU 5 is exhaust valve 52v, spark plug 53c, intake valve 51v, EGR valve 30v, switching valve 11v, throttle 3, fuel valve 2v, bypass It is comprised so that operation of the control valve 40v and the supercharger 11t may be controlled.

(흡배기 장치에 대해)(About an intake apparatus)

본 실시형태에 관련되는 예혼합 압축 착화 기관 (1) 의 흡배기 장치 (60) 는 연소실 (10) 에 대한 흡기의 공급, 연소실 (10) 로부터의 배기 가스의 소기 등에 사용되는 것이고, 흡기 통로 (11p), 배기 통로 (12p), 가열용 흡기 통로 (20p), 전환 밸브 (11v), EGR 통로 (30p), EGR 밸브 (30v), 열교환기 (40), ECU (5) 를 가지고 구성되어 있다. 그리고, 흡배기 장치 (60) 는 상기 서술한 흡기 공급 등 외 에, 외부 EGR 과 혼합기의 혼합이나, 흡기 가열 등을 실시한다.The intake and exhaust device 60 of the premixed compression ignition engine 1 according to the present embodiment is used for supplying intake air to the combustion chamber 10, scavenging exhaust gas from the combustion chamber 10, and the like. ), Exhaust passage 12p, heating intake passage 20p, switching valve 11v, EGR passage 30p, EGR valve 30v, heat exchanger 40, and ECU 5. In addition to the intake air supply and the like described above, the intake and exhaust device 60 performs mixing of the external EGR and the mixer, intake heating, and the like.

(믹서)(mixer)

예혼합 압축 착화 기관 (1) 은 흡기 통로 (11p) 도중에 믹서 (4) 를 갖고 있고, 당해 믹서 (4) 에는 믹서 (4) 에 연통되는 연료 공급로 (2p) 를 통해 가스 연료가 공급된다 (즉, 연료 공급로 (2p) 는 가스 연료의 통로가 되고, 흡기 통로 (11p) 에 연통되어 있다). 그리고, 믹서 (4) 에서 공기와 연료가 혼합된다.The premixed compression ignition engine 1 has a mixer 4 in the middle of an intake passage 11p, and the mixer 4 is supplied with gas fuel through a fuel supply passage 2p communicating with the mixer 4 ( That is, the fuel supply passage 2p serves as a passage of the gaseous fuel and communicates with the intake passage 11p). Then, air and fuel are mixed in the mixer 4.

(연료 밸브)(Fuel valve)

연료 밸브 (2v) 는 연료 공급로 (2p) 도중에 형성되어 있다. 그리고, ECU (5) 가 연료 밸브 (2v) 를 제어함으로써 연료 밸브 (2v) 의 개도가 조정되고, 그에 의해, 흡기 통로 (11p) 에 공급되는 가스 연료의 공급량이 조정된다.The fuel valve 2v is formed in the middle of the fuel supply path 2p. And the ECU 5 controls the fuel valve 2v, and the opening degree of the fuel valve 2v is adjusted, thereby adjusting the supply amount of the gaseous fuel supplied to the intake passage 11p.

(스로틀)(Throttle)

스로틀 (3) 은 도 1 에 나타내는 바와 같이, 축 (3c), 밸브부 (3v) 를 구동하는 스텝모터 (도시 생략) 를 가지고 구성되며, 밸브부 (3v) 는 축 (3c) 을 중심으로 하여 회전 가능하게 되어 있다. 그리고, ECU (5) 가 스로틀 (3) 의 스텝모터를 제어함으로써, 밸브부 (3v) 에 의해 통로의 개도가 조정되고, 그에 의해, 흡기 통로 (11p) 를 통해 연소실 (10) 에 공급되는 흡기량이 조정된다.As shown in FIG. 1, the throttle 3 is comprised with the shaft 3c and the step motor (not shown) which drives the valve part 3v, and the valve part 3v is centered around the axis 3c. It is rotatable. Then, the ECU 5 controls the step motor of the throttle 3, whereby the opening degree of the passage is adjusted by the valve portion 3v, whereby the amount of intake air supplied to the combustion chamber 10 through the intake passage 11p. This is adjusted.

(과급기)(supercharger)

과급기 (11t) 는 과급압이 가변인 전동 터보형의 것이며, 전동 모터 (M) 에 의해 구동되는 원심식 압축기로서 구성되어 있다. 과급기 (11t) 는 흡기 통로 (11p) 도중에 배치되어 있다. 또한, 과급기 (11t) 보다 상류측, 및 과급기 (11t) 의 출구부의 각각에는 바이패스 경로 (40a), 메인 경로 (40b) 가 접속되고, 이들을 통해 흡기 통로 (11p) 가 연통되게 되어 있다. 바이패스 경로 (40a) 도중에는 바이패스 경로 (40a) 를 개폐하기 위한 바이패스 제어 밸브 (40v) 가 형성되어 있다.The supercharger 11t is an electric turbo type with a variable boost pressure and is configured as a centrifugal compressor driven by the electric motor M. As shown in FIG. The supercharger 11t is disposed in the middle of the intake passage 11p. In addition, the bypass path 40a and the main path 40b are connected to each of the upstream side of the supercharger 11t and the outlet of the supercharger 11t, and the intake passage 11p is communicated through them. In the middle of the bypass path 40a, a bypass control valve 40v for opening and closing the bypass path 40a is formed.

과급기 (11t) 를 이용하지 않는 경우에는 전동 모터 (M) 가 정지 제어됨과 함께, 바이패스 제어 밸브 (40v) 가 개방 제어된다. 이에 의해, 바이패스 경로 (40a) 가 통상의 흡기 통로로서 기능한다. 한편, 과급기 (11t) 를 이용하여 과급을 실시하는 경우에는 전동 모터 (M) 가 회전 구동 제어됨과 함께, 바이패스 제어 밸브 (40v) 가 차단 제어된다. 이에 의해, 메인 경로 (40b) 가 과급용 통로로서 기능한다.When the supercharger 11t is not used, the electric motor M is stopped controlled, and the bypass control valve 40v is opened controlled. Thereby, the bypass path 40a functions as a normal intake passage. On the other hand, when supercharging is performed using the supercharger 11t, while the electric motor M is rotationally driven-controlled, the bypass control valve 40v is cut-off-controlled. As a result, the main path 40b functions as a supercharged passage.

(연소실)(combustion chamber)

연소실 (10) 은 내연 기관에 있어서 실린더와 피스톤에 의해 형성되는 내부 공간이고, 피스톤 (50) 이 도면의 상하 방향으로 왕복 운동한다. 혼합기는 흡기 통로 (11p) 를 통해 연소실 (10) 에 공급된다. 그리고, 연소 후에는 배기가 배기 통로 (12p) 를 통해 배출된다. 흡기 통로 (11p) 의 연소실 (10) 에 대한 개구부, 및 배기 통로 (12p) 의 연소실 (10) 에 대한 개구부에는 각각 흡기 밸브 (51v), 및 배기 밸브 (52v) 가 배치되어 있고, 이들이 흡기, 압축, 연소·팽창, 배기의 각 행정에 있어서의 피스톤 (50) 의 상승·하강에 따라 적절히 개폐 제어됨으로써, 흡기 및 배기가 실시된다. 보다 상세하게는 흡기 밸브 (51v), 배기 밸브 (52v) 는 각각 도시되지 않은 캠 샤프트의 외주에 형성된 캠 (51c, 52c) 에 의해 개폐 구동되고, 캠 샤프트에 형성된 공지된 가변 밸브 타이밍 기구에 의해, 개폐 시기 (크랭크각에 대한 위상) 가 변경된다. 또한, 점화 플러그 (53c) 는 불꽃 점화 연소시의 착화에 사용되는 것으로, ECU (5) 에 의해 그 동작이 제어된다.The combustion chamber 10 is an internal space formed by a cylinder and a piston in an internal combustion engine, and the piston 50 reciprocates in the vertical direction in the figure. The mixer is supplied to the combustion chamber 10 through the intake passage 11p. After the combustion, the exhaust gas is discharged through the exhaust passage 12p. An intake valve 51v and an exhaust valve 52v are disposed in the opening to the combustion chamber 10 of the intake passage 11p and the opening to the combustion chamber 10 of the exhaust passage 12p, respectively. Intake and exhaust are performed by appropriately opening and closing control in accordance with the rise and fall of the piston 50 in each stroke of compression, combustion, expansion, and exhaust. More specifically, the intake valve 51v and the exhaust valve 52v are opened and closed by cams 51c and 52c formed on the outer periphery of the camshaft (not shown), respectively, and by a known variable valve timing mechanism formed on the camshaft. , The opening and closing timing (phase for crank angle) is changed. The spark plug 53c is used for ignition during spark ignition combustion, and its operation is controlled by the ECU 5.

(EGR 통로)(EGR passage)

연소실 (10) 로부터의 배기는 배기 통로 (12p) 를 통해 도시되지 않은 배기구로부터 외부로 배출되는데, 배기 통로 (12p) 에 배출된 배기의 일부는 다시 연소실 (10) 로 공급된다. EGR 통로 (30p) 는 연소실 (10) 로부터의 배기의 일부를 EGR 가스로서 연소실 (10) 로 환류시키기 위한 것으로, 분기 위치 (12b) 에 있어서 배기 통로 (12p) 로부터 분기되고, 또한, 그 하류단 (30b) 이 흡기 통로 (11p) 에 연통되도록 형성되어 있다. 이에 의해, 배기 통로 (12p) 및 흡기 통로 (11p) 의 내부 공간과, EGR 통로 (30p) 의 내부 공간이, EGR 통로 (30p) 의 상류단 (분기 위치 (12b)), 하류단 (30b) 에 있어서 연통되어 있다.The exhaust from the combustion chamber 10 is discharged to the outside from an exhaust port not shown through the exhaust passage 12p, and a part of the exhaust discharged to the exhaust passage 12p is supplied to the combustion chamber 10 again. The EGR passage 30p is for refluxing a part of the exhaust gas from the combustion chamber 10 to the combustion chamber 10 as the EGR gas. The EGR passage 30p branches off from the exhaust passage 12p at the branch position 12b and further downstream thereof. 30b is formed to communicate with the intake passage 11p. As a result, the internal space of the exhaust passage 12p and the intake passage 11p and the internal space of the EGR passage 30p are located upstream of the EGR passage 30p (branch position 12b) and the downstream end 30b. It is in communication.

EGR 통로 (30p) 도중에는 EGR 통로 (30p) 의 개폐 상태를 조정하기 위한 EGR 밸브 (30v) 와, EGR 가스의 냉각을 실시하는 열교환기 (40) 가, (EGR 가스가 흐르는 방향에 대해) 상류측으로부터 이 순서로 형성되어 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, EGR 통로 (30p) 에는 EGR 밸브 (30v) 와 열교환기 (40) 사이에 있어서 연통부 (20b) 가 배치되고, 가열용 흡기 통로 (20p) 의 하류단이 연통되어 있다.During the EGR passage 30p, the EGR valve 30v for adjusting the opening / closing state of the EGR passage 30p and the heat exchanger 40 for cooling the EGR gas are upstream (with respect to the direction in which the EGR gas flows). Are formed in this order. Moreover, as mentioned later, the communication part 20b is arrange | positioned between the EGR valve 30v and the heat exchanger 40 in the EGR passage 30p, and the downstream end of the heating intake passage 20p is connected. .

(열교환기)(heat transmitter)

열교환기 (40) 는 EGR 통로 (30p) 도중에 형성되고, EGR 가스의 냉각 장치로서 기능하는 것이다. 또한, 열교환기 (40) 는 가열용 흡기 통로 (20p) 를 흡기 (혼합기) 가 통과하도록 전환 밸브 (11v) 가 전환되어 있는 경우에는 흡기 가열 장치로도 기능한다.The heat exchanger 40 is formed in the middle of the EGR passage 30p and functions as a cooling device for the EGR gas. The heat exchanger 40 also functions as an intake air heating device when the switching valve 11v is switched so that the intake passage (mixer) passes through the heating intake passage 20p.

또한, 열교환기 (40) 의 열교환 매체는 엔진의 순환 냉각수이고, 열교환기 (40) 는 내부를 이 순환 냉각수가 통과함으로써, 열교환 장치로서 기능한다 (도 1 의 화살표 A, A' 참조). 엔진 가동시에, 실린더 블록을 냉각시켜 고온이 된 순환 냉각수는 엔진으로부터 외부의 라디에이터에 순환되고, 라디에이터에서 냉각됨으로써, 그 냉각수 온도가 70 내지 80 도 정도로 유지되어 있다.In addition, the heat exchange medium of the heat exchanger 40 is a circulating coolant of an engine, and the heat exchanger 40 functions as a heat exchanger by passing this inside this circulating coolant (refer to arrow A, A 'of FIG. 1). At the time of engine operation, the circulating cooling water which cooled a cylinder block and became high temperature is circulated from an engine to an external radiator, and is cooled by a radiator, and the cooling water temperature is maintained at about 70-80 degree | times.

(가열용 흡기 통로)(Heating intake passage)

가열용 흡기 통로 (20p) 는 흡기 가열을 실시하는 경우에 흡기의 통로의 일부가 되는 것으로, 흡기 통로 (11p) 에 있어서, EGR 통로 (30p) 의 하류단 (30b) 보다 (흡기의 흐름 방향에 대해) 상류측에 형성된 분기부 (11b) 로부터 분기되어 있다. 또한, 가열용 흡기 통로 (20p) 는 그 하류단이, 연통부 (20b) 에 있어서, EGR 통로 (30p) 에 있어서의 열교환기 (40) 의 상류측 (EGR 가스가 흐르는 방향에 대한 상류측) 에 연통되도록 형성되어 있다.The heating intake passage 20p becomes a part of the intake passage when intake heating is performed. In the intake passage 11p, the heating intake passage 20p is disposed in the intake flow passage 11p than the downstream end 30b of the EGR passage 30p. Branch) from the branched portion 11b formed on the upstream side. In addition, the downstream end of the heating intake passage 20p is the upstream side of the heat exchanger 40 in the EGR passage 30p in the communication section 20b (upstream side with respect to the direction in which the EGR gas flows). It is formed to communicate with.

(전환 밸브)(Switching valve)

전환 밸브 (11v) 는 분기부 (11b) 보다 (흡기의 흐름 방향에 대해) 하류측에 있어서의 흡기 통로 (11p) 및 가열용 흡기 통로 (20p) 의 각각을 통과하는 흡기 (혼합기) 의 양을 조정하기 위한 것이다. 분기부 (11b) 까지 상류로부터 보내져 온 혼합기는 전환 밸브 (11v) 의 조정에 의해, 분기부 (11b) 를 통과한 후, 분기부 (11b) 보다 하류측에 있어서, 흡기 통로 (11p), 가열용 흡기 통로 (20p) 의 2 개의 유통 통로를, 어떠한 비율로 유통하는지가 결정된다. 구체적으로는 (a) 분기부 (11b) 보다 하류측에 있어서, 모든 혼합기가 그대로 흡기 통로 (11p) 를 통과하여 연소실 (10) 에 유입되는 경로 (흡기 통로 : 100%), (b) 분기부 (11b) 보다 하류측에 있어서, 모든 혼합기가 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과하여, EGR 통로 (30p) 의 일부를 통과하고, 다시 흡기 통로 (11p) 를 통과하여 연소실 (10) 에 유입되는 경로 (가열용 흡기 통로 : 100%), 또한 (c) 이들의 중간 상태의 경로 (분기부 (11b) 보다 하류측에 있어서, 일부의 혼합기는 흡기 통로 (11p) 를 통과하고, 일부의 혼합기는 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과하는 경로) 라는 패턴 중 어느 하나로 전환된다.The switching valve 11v measures the amount of intake (mixer) passing through each of the intake passage 11p and the heating intake passage 20p on the downstream side (with respect to the flow direction of the intake) than the branch portion 11b. It is to adjust. The mixer sent from the upstream to the branching part 11b passes through the branching part 11b by adjustment of the switching valve 11v, and is then heated at the intake passage 11p and downstream of the branching part 11b. It is determined by what ratio the two circulation passages of the intake passage 20p are distributed. Specifically, (a) a path in which all the mixers pass through the intake passage 11p as it flows into the combustion chamber 10 (intake passage: 100%) on the downstream side of the branch portion 11b (b), the branch portion (b) On the downstream side (11b), all the mixers pass through the heating intake passage 20p, pass through a part of the EGR passage 30p, and again pass through the intake passage 11p and flow into the combustion chamber 10. Passage (heating intake passage: 100%), and (c) the path in their intermediate state (downstream from the branch portion 11b, some mixers pass through the intake passage 11p, and some mixers The path through the heating intake passage 20p).

전환 밸브 (11v) 는 구체적으로는 내부에 흡기 통로 (11p) 용 밸브 (도시 생략) 와, 가열용 흡기 통로 (20p) 용 밸브 (도시 생략) 를 갖고 있고, 각각이 개폐 제어됨으로써, 분기부 (11b) 보다 하류측에 있어서의 흡기 통로 (11p) 및 가열용 흡기 통로 (20p) 각각의 통과 흡기량이 조정되도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 전환 밸브가 이와 같이 구성되어 있는데, 이와 같은 형태의 것에는 한정되지 않는다.Specifically, the switching valve 11v has a valve for intake passage 11p (not shown) and a valve for heating intake passage 20p (not shown). 11b) It is comprised so that the passage air intake amount of each of the intake passage 11p and heating intake passage 20p in a downstream side may be adjusted. In this embodiment, although the switching valve is comprised in this way, it is not limited to the thing of such a form.

(ECU)(ECU)

ECU (5) 는 전환 밸브 (11v) 를 다음과 같이 제어한다. 먼저, EGR 밸브 (30v) 가 닫혀 있는 경우에는 연소실 (10) 에 유입되는 혼합기가, 분기부 (11b) 의 (흡기 흐름 방향에 대해) 하류측에 있어서 흡기 통로 (11p) 및 가열용 흡기 통로 (20p) 의 적어도 어느 하나를 통과하도록 전환 밸브 (11v) 를 전환한다. 한편, EGR 밸브 (30v) 가 열려 있는 경우에는 연소실 (10) 에 유입되는 혼합기가, 분기부 (11b) 의 하류측에 있어서 흡기 통로 (11p) 만을 통과하도록 (혼합기는 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과하지 않고, 모든 혼합기가 흡기 통로 (11p) 를 통과하도록) 전환 밸브 (11v) 를 전환한다.The ECU 5 controls the switching valve 11v as follows. First, when the EGR valve 30v is closed, the mixer which flows into the combustion chamber 10 is an intake passage 11p and a heating intake passage 11 on the downstream side (with respect to the intake flow direction) of the branch portion 11b. The switching valve 11v is switched to pass through at least one of 20p). On the other hand, when the EGR valve 30v is open, the mixer flowing into the combustion chamber 10 passes only the intake passage 11p on the downstream side of the branch portion 11b (the mixer is a heating intake passage 20p). Instead of passing through, the switching valve 11v is switched so that all the mixers pass through the intake passage 11p.

(배기 및 외부 EGR 에 대해)(About exhaust and external EGR)

다음으로, 배기 및 외부 EGR 에 대해 설명한다. 예혼합 압축 착화 연소시에는 고부하측의 운전 영역에 있어서, 이상 연소 상태가 발생하기 쉽다. 그래서, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 에서는 상기 고부하측의 운전 영역에 있어서 EGR 밸브 (30v) 를 여는 것에 의해, EGR 가스를 EGR 통로 (30p) 도중에 형성된 열교환기 (40) 에서 냉각시키고, 혼합기와 함께 연소실 (10) 내에 공급한다. 이에 의해, 연소실 (10) 의 연소 상태가 완만화된다.Next, the exhaust and the external EGR will be described. At the time of premixed compression ignition combustion, abnormal combustion states are likely to occur in the operating region on the high load side. Thus, in the premixed compression ignition engine 1, the EGR gas is cooled in the heat exchanger 40 formed in the middle of the EGR passage 30p by opening the EGR valve 30v in the operation region on the high load side. It feeds into the combustion chamber 10 together. As a result, the combustion state of the combustion chamber 10 is relaxed.

(내부 EGR 에 대해)(About internal EGR)

다음으로, 내부 EGR 에 대해 설명한다. 예혼합 압축 착화 기관 (1) 은 예혼합 압축 착화 연소 운전시의 밸브 타이밍에 부의 오버랩 기간을 갖고 있고, 내부 EGR 을 이용하여 예혼합 압축 착화 연소를 실시한다. 여기에서, 부의 오버랩 기간이란, 배기 상사점 부근에 있어서, 배기 밸브 (52v) 및 흡기 밸브 (51v) 의 양방이 닫혀 있는 기간으로서, 배기 밸브 (52v) 가 배기 상사점에 이르기 전에 닫히는 것이다. 이에 의해, 기연소 가스 (내부 EGR 가스) 의 일부를 연소실 (10) 내에 잔류시켜 다음회 연소에 넘길 수 있다. 부의 오버랩 기간을 설정하고, 내부 EGR 을 이용함으로써, 고온의 내부 EGR 가스가 새롭게 연소실 (10) 내에 공급된 혼합기와 혼합되어 통내 온도를 상승시키기 때문에, 예혼합 압축 착화 연소시의 착화성이 향상된다. 그리고, 부의 오버랩 기간의 길이를 제어함으로써, 착화 시기를 어느 정도 제어하는 것이 가능해진다.Next, the internal EGR will be described. The premixed compression ignition engine 1 has a negative overlap period in the valve timing at the time of premixed compression ignition combustion operation, and performs premixed compression ignition combustion using the internal EGR. Here, the negative overlap period is a period in which both the exhaust valve 52v and the intake valve 51v are closed in the vicinity of exhaust top dead center, and the exhaust valve 52v is closed before reaching the exhaust top dead center. Thereby, a part of gaseous combustion gas (internal EGR gas) can remain in the combustion chamber 10, and can be transferred to next combustion. By setting the negative overlap period and using the internal EGR, since the high temperature internal EGR gas is mixed with the mixer newly supplied into the combustion chamber 10 to raise the cylinder temperature, the ignition at the time of premixed compression ignition combustion is improved. . Then, by controlling the length of the negative overlap period, the ignition timing can be controlled to some extent.

(과급 및 외부 EGR 에 대해)(About supercharge and external EGR)

다음으로, 과급 및 외부 EGR 에 대해 설명한다. 고부하 운전시에는 가스 연료를 포함하는 혼합기의 공급량이 증가하기 때문에, 착화성이 과잉으로 향상되어, 너무 격렬한 연소 상태에서 기인되는 노킹이 발생되기 쉬워진다. 노킹의 발생을 억제하기 위해서는 착화성을 낮출 목적에서 연소실 (10) 내의 내부 EGR 의 양을 줄일 필요가 있다. 그 때문에, 부의 오버랩 기간을 좁히는 제어가 실시된다. 그러나, 내부 EGR 의 감소는 착화 시기의 지각화 (遲角化) 와 연소 속도의 저하를 동시에 일으키기 때문에, 그 상태에서 착화 시기와 연소 속도를 적절한 밸런스로 제어할 수 없게 된다. 그래서, 우선은 과급에 의해 흡기 온도를 상승시킴으로써 착화 시기를 제어하여 적절한 시기로 유지한다. 또한, 엔진의 운전 영역이 고부하측에 있을 때에는 이상 연소를 억제하기 위해 외부 EGR 을 실시하여 연소 속도를 완만하게 한다.Next, supercharging and external EGR will be described. In the case of high load operation, since the supply amount of the mixer containing gaseous fuel increases, the ignition property is excessively improved, and knocking due to too intense combustion is likely to occur. In order to suppress the occurrence of knocking, it is necessary to reduce the amount of internal EGR in the combustion chamber 10 for the purpose of lowering the flammability. Therefore, the control which narrows a negative overlap period is implemented. However, since the reduction of the internal EGR simultaneously causes the perception of the ignition timing and the decrease in the combustion speed, the ignition timing and the combustion speed cannot be controlled in an appropriate balance in that state. Therefore, first, the ignition timing is controlled by maintaining the appropriate timing by raising the intake air temperature by supercharging. In addition, when the operating region of the engine is on the high load side, external EGR is performed to suppress abnormal combustion to slow the combustion speed.

(동작)(action)

다음으로, 이상과 같이 구성되는 예혼합 압축 착화 기관 (1) 의 동작에 대해 설명한다. 먼저, 불꽃 점화 연소가 실시되는 운전 영역에서는 ECU (5) 가 점화 플러그 (53c) 등을 제어함으로써, 불꽃 점화 연소가 실시된다.Next, operation | movement of the premixed compression ignition engine 1 comprised as mentioned above is demonstrated. First, in the operation region where spark ignition combustion is performed, the ECU 5 controls the spark plug 53c or the like, whereby spark ignition combustion is performed.

한편, 예혼합 압축 착화가 실시되는 운전 영역에서는 ECU (5) 는 다음과 같 은 제어를 실시한다. 먼저, 믹서 (4) 에서 생성된 혼합기는 스로틀 (3) 에 의해 흡기량이 조정되면서, 흡기 통로 (11p) 를 통과하여 전환 밸브 (11v) 가 배치된 분기부 (11b) 의 위치에 도달한다.On the other hand, in the operation region where premixed compression ignition is performed, the ECU 5 performs the following control. First, the mixer produced by the mixer 4 reaches the position of the branch part 11b in which the switching valve 11v is arrange | positioned through the intake passage 11p, adjusting the intake amount by the throttle 3.

그리고, EGR 밸브 (30v) 가 닫혀 있는 경우에는 연소실 (10) 에 유입되는 혼합기가, 분기부 (11b) 의 하류측에 있어서 흡기 통로 (11p) 및 가열용 흡기 통로 (20p) 의 적어도 어느 하나를 통과하도록, 전환 밸브 (11v) 가 전환된다. 여기에서, 혼합기가 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과할 때에는 혼합기는 열교환기 (40) 를 통과하므로, 열교환기 (40) 에 있어서 혼합기의 가열이 실시된다. 그 때문에, 외기온 정도의 혼합기는 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과하고, 미리 수도∼수십도 승온된 상태에서 연소실 (10) 로 공급되게 된다. 저외기온시 등에 있어서는 연소실내 온도가 낮거나, 고온의 내부 EGR 이 얻어지기 어렵기 때문에, 예혼합 압축 착화가 일어나기 어렵고, 예혼합 압축 착화 연소를 실시하면, 실화가 발생할 우려가 있다. 그러나, 이와 같이 하여 미리 가열한 흡기 (혼합기) 를 연소실 (10) 에 유입시킴으로써, 실화의 발생을 억제하여 예혼합 압축 착화 연소를 실시할 수 있는 운전 영역을 넓힐 수 있다.And when the EGR valve 30v is closed, the mixer which flows in into the combustion chamber 10 will take in at least one of the intake passage 11p and the heating intake passage 20p in the downstream of the branch part 11b. To pass, the switching valve 11v is switched. Here, since the mixer passes through the heat exchanger 40 when the mixer passes through the heating intake passage 20p, the mixer is heated in the heat exchanger 40. Therefore, the mixer of the outside air temperature passes through the heating intake passage 20p, and is supplied to the combustion chamber 10 in the state where the water temperature of several dozen degrees is previously raised. At low ambient temperature or the like, since the temperature inside the combustion chamber is low or a high internal EGR is hard to be obtained, premixed compression ignition is unlikely to occur, and if premixed compression ignition combustion is performed, there is a risk of misfire. However, by introducing the intake air (mixer) previously heated in this way into the combustion chamber 10, the operation area | region which can perform premixed compression ignition combustion by suppressing generation of misfire can be expanded.

EGR 밸브 (30v) 가 닫혀 있는 경우란, 외부 EGR 을 사용할 필요가 없는 운전 영역에 있는 경우에 상당한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 엔진 부하 및 엔진 회전수에 따라 정해지는 운전 영역에 있어서, 예혼합 압축 착화 연소 영역 (예혼합 압축 착화 연소에 적합한 운전 영역) 은 도면의 중앙 부분에 해당한다. 이 예혼합 압축 착화 연소 영역 (a, b, c, d 영역) 중, a, b, c 영역이 외부 EGR 을 사용하지 않는 운전 영역이 되는 것이다.The case where the EGR valve 30v is closed corresponds to the case where the EGR valve 30v is in an operating region in which no external EGR needs to be used. As shown in FIG. 3, in the operation region determined according to the engine load and the engine speed, the premixed compression ignition combustion region (the operating region suitable for premixed compression ignition combustion) corresponds to the center portion of the figure. Of these premixed compression ignition combustion regions (a, b, c, d regions), a, b and c regions become operating regions that do not use external EGR.

한편, EGR 밸브 (30v) 가 열려 있는 경우에는 연소실 (10) 에 유입되는 혼합기가, 분기부 (11b) 의 하류측에 있어서 흡기 통로 (11p) 만을 통과하도록 전환 밸브 (11v) 가 전환된다. 즉, EGR 밸브 (30v) 가 열려 있는 경우에는 혼합기가 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과하지 않도록 전환 밸브 (11v) 가 제어된다.On the other hand, when the EGR valve 30v is open, the switching valve 11v is switched so that the mixer flowing into the combustion chamber 10 passes only the intake passage 11p on the downstream side of the branch portion 11b. In other words, when the EGR valve 30v is open, the switching valve 11v is controlled so that the mixer does not pass through the heating intake passage 20p.

그리고, EGR 밸브 (30v) 가 열려 있기 때문에, 연소실로부터의 배기의 일부는 EGR 통로 (30p) 내를 유통하여, 열교환기 (40) 에서 냉각되고, 흡기 통로 (11p) 에 연통되는 하류단 (30b) 으로부터 흡기 통로 (11p) 에 유입되고, 연소실 (10) 로 환류된다 (즉, 혼합기와 외부 EGR 가스가 모두 연소실 (10) 로 보내진다). 이와 같이, EGR 밸브 (30v) 가 밸브 개방 상태에 있는 경우, 열교환기 (40) 는 외부 EGR 에 있어서의 냉각 장치로서 기능한다.And since the EGR valve 30v is open, a part of exhaust gas from the combustion chamber flows in the EGR passage 30p, is cooled by the heat exchanger 40, and is downstream of the downstream end 30b which communicates with the intake passage 11p. ) Flows into the intake passage 11p and is refluxed to the combustion chamber 10 (that is, both the mixer and the external EGR gas are sent to the combustion chamber 10). In this way, when the EGR valve 30v is in the valve open state, the heat exchanger 40 functions as a cooling device in the external EGR.

고부하 운전 영역에 있어서는 노킹, 조기 착화 등의 이상 연소가 발생하는데, 이와 같이 외부 EGR 이 이용됨으로써, 이상 연소의 발생을 억제할 수 있다. 보다 구체적으로는 외부 EGR 가스는 고온인데 (예를 들어 열교환기 전에서 약 300 도), EGR 통로 (30p) 도중에 형성된 열교환기 (EGR 쿨러) (40) 에 있어서 냉각된다. 그리고, 냉각된 EGR 가스가 연소실 (10) 내에 환류됨으로써, 불활성 가스의 증가에 의해, 연소실 (10) 의 연소 상태가 완만화되어 연소실 (10) 내에 있어서의 이상 연소의 발생이 억제된다.In the high load operation region, abnormal combustion such as knocking or premature ignition occurs, and by using the external EGR in this way, occurrence of abnormal combustion can be suppressed. More specifically, the external EGR gas is at a high temperature (for example, about 300 degrees before the heat exchanger) and is cooled in the heat exchanger (EGR cooler) 40 formed during the EGR passage 30p. As the cooled EGR gas is refluxed in the combustion chamber 10, the combustion state of the combustion chamber 10 is relaxed by the increase of the inert gas, and the occurrence of abnormal combustion in the combustion chamber 10 is suppressed.

또한, EGR 밸브 (30v) 가 열려 있는 경우란, 외부 EGR 을 사용할 필요가 있는 운전 영역에 있는 경우에 상당한다. 도 3 에 나타내는 엔진 부하 및 엔진 회전수에 따라 정해지는 운전 영역에 있어서, 예혼합 압축 착화 연소 영역 (a∼d 영역) 중 d 영역이, 외부 EGR 을 사용하는 운전 영역이 되는 것이다. 구체적으로는 고부하 운전 영역에 있어서, 혼합기의 과급에 수반하여 외부 EGR 이 이용된다. 이에 의해, 과급에 의한 흡기 온도 상승과, 외부 EGR 에 의한 국소적인 온도 저하에 의해, 착화성의 확보와 연소 상태의 완만화를 양립시킬 수 있어, 결과적으로 고부하측의 영역에 있어서, 예혼합 압축 착화 연소가 가능한 영역을 넓힐 수 있다.In addition, the case where the EGR valve 30v is open corresponds to the case where it is in the operation area | region which needs to use external EGR. In the operation | movement area | region determined according to the engine load and engine speed shown in FIG. 3, d area | region of a premixed compression ignition combustion area | region (a-d area | region) becomes an operation area using external EGR. Specifically, in the high load operating region, external EGR is used in conjunction with the supercharging of the mixer. As a result, the intake air temperature rise due to supercharging and the local temperature drop due to external EGR can ensure both flammability and smoothing of the combustion state, and consequently, premixed compression ignition in the region of the high load side. The area that can be burned can be widened.

(예혼합 압축 착화 기관 및 흡배기 장치의 제어예)(Control example of premixed compression ignition engine and intake and exhaust device)

다음으로, 도 2 를 참조하면서, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 및 흡배기 장치 (60) 의 제어예에 대해 설명한다. 도 2 는 예혼합 압축 착화 기관 (1) 의 EGR 밸브 (30v) 및 전환 밸브 (11v) 의, 개폐 및 전환 제어를 나타내는 차트이다. 도 2 의 횡축은 엔진 부하의 크기를 나타내고 있다. 도 2 의 상측의 차트는 EGR 밸브의 개도를 나타내고 있다. 이 차트에 있어서는 가장 아래 (도 2 의 (i) 참조) 가 EGR 밸브 (30v) 가 닫혀 있는 상태이고, 거기로부터 상방으로 갈수록 EGR 밸브 (30v) 의 개도가 커진다 (도 2 의 (ii) 참조). 또한, 도 2 의 하측의 차트는 전환 밸브 (11v) 의 전환 상태를 나타내고 있다. 이 차트에 있어서, 가장 위의 위치 (도 2 의 (1) 참조) 는 분기부 (11b) 의 하류측에 있어서, 혼합기의 모두가 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과하고 있는 상태를 나타내고, 가장 아래의 위치 (도 2 의 (3) 참조) 는 분기부 (11b) 의 하류측에 있어서, 혼합기의 모두가 흡기 통로 (11p) 를 통과하고 있는 상태를 나타내고 있다. 또한, 그 중간 위치 (도 2 의 (2) 참조) 는 이들의 중간 상태, 즉, 분기부 (11b) 보다 하류측에 있어서, 일부의 혼합기는 흡기 통로 (11p) 를 통과하고, 일부의 혼합기는 가열용 흡기 통로 (20p) 를 통과하는 상태를 나타내고 있다.Next, the control example of the premixed compression ignition engine 1 and the intake / exhaust apparatus 60 is demonstrated, referring FIG. 2 is a chart showing the opening and closing and switching control of the EGR valve 30v and the switching valve 11v of the premixed compression ignition engine 1. 2 represents the magnitude of the engine load. The upper chart of FIG. 2 shows the opening degree of the EGR valve. In this chart, the bottom (refer to (i) of FIG. 2) is the state in which the EGR valve 30v is closed, and the opening degree of the EGR valve 30v becomes larger as it goes upwards (refer to (ii) of FIG. 2). . In addition, the lower chart of FIG. 2 has shown the switching state of the switching valve 11v. In this chart, the uppermost position (refer to (1) in FIG. 2) indicates a state in which all of the mixers pass through the heating intake passage 20p on the downstream side of the branch portion 11b. The following position (refer FIG. 2 (3)) has shown the state where all the mixers pass the intake passage 11p in the downstream of the branch part 11b. Moreover, the intermediate position (refer to (2) of FIG. 2) is in the intermediate state thereof, that is, downstream of the branch portion 11b, some of the mixers pass through the intake passage 11p, and some of the mixers The state which passes the heating intake passage 20p is shown.

또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 에 있어서는 엔진 부하에 따라, NA (자연 흡기) 영역, 과급 영역, 및 과급·외부 EGR 영역 등의 운전 영역으로 나뉘고, 각각의 부하 영역에 따른 운전 제어가 실시된다. 또한, 도 2 의 횡축의 범위에 대해서는 전체 범위의 일부로서 나타내고 있고, 도면에 나타낸 범위보다 저부하의 영역 및 고부하의 영역도 존재한다.In addition, as shown in FIG. 2, in the premixed compression ignition engine 1, according to the engine load, it is divided into operation areas, such as NA (natural intake) area | region, a supercharge area | region, and a supercharge / external EGR area | region, and each load Operation control according to the area is performed. In addition, about the range of the horizontal axis of FIG. 2, it shows as a part of full range, and there exists also the area of low load and the area of high load rather than the range shown in the figure.

도 2 에 나타내는 바와 같이, NA 영역 및 과급 영역에 있어서는 EGR 밸브 (30v) 를 닫힌 상태로 하여, 가열용 흡기 통로 (20p) 및 흡기 통로 (11p) 를 흡기로로서 이용하고 있다. 즉, 외부 EGR 은 이용되지 않고, 열교환기 (40) 는 흡기 가열에만 사용된다.As shown in FIG. 2, in the NA region and the supercharge region, the EGR valve 30v is closed, and the heating intake passage 20p and the intake passage 11p are used as the intake air. That is, no external EGR is used, and the heat exchanger 40 is used only for intake heating.

한편, 과급·외부 EGR 영역에 있어서는 EGR 밸브 (30v) 가 열린 상태가 되고, 가열용 흡기 통로 (20p) 는 전혀 이용하지 않는다. 즉, 외부 EGR 이 이용되고, 열교환기 (40) 는 EGR 쿨러로서 외부 EGR 가스의 냉각에만 사용된다.On the other hand, in the supercharge / external EGR region, the EGR valve 30v is opened, and the heating intake passage 20p is not used at all. That is, the external EGR is used, and the heat exchanger 40 is used only for cooling the external EGR gas as the EGR cooler.

또한, 도 2 의 제어는 일례를 나타낸 것으로, EGR 밸브 (30v) 및 전환 밸브 (11v) 의 제어는 이와 같은 것에는 한정되지 않는다.2 shows an example, and the control of the EGR valve 30v and the switching valve 11v is not limited to such a thing.

(효과)(effect)

이하, 디젤 엔진과 비교하면서, 본 발명에 의한 효과에 대해 설명한다. 디젤 엔진에 있어서는 엔진 시동시 등의 저부하 운전시에, 미연 연료 성분이나 흰 연기의 발생을 억제하는 것 등을 위해 흡기 가열이 실시된다. 또한, 외부 EGR 을 이용함으로써, 불활성 가스인 배기 가스를 연소실에 공급하고, 최고 연소 온도를 낮춰 질소 산화물의 발생량을 감소시킨다. 보충하면, 디젤 엔진에서는 연료를 연소실 내에 직접 분사하기 때문에, 연소실 내에 연료의 농담이 발생하는 것을 피하지 못하고, 이에 의해 국부적인 고온부가 생겨 질소 산화물이 다량으로 발생하는 원인이 되고 있다. 즉, 디젤 엔진에 있어서는 외부 EGR 을 질소 산화물을 억제할 목적에서 이용하고 있고, 특히 배기 가스 대책이 중요시되는 최근에는 저부하 운전 영역에 있어서, 흡기 가열과 병용하는 운전 영역이 확대되고 있다.Hereinafter, the effect by this invention is demonstrated, compared with a diesel engine. In a diesel engine, intake heating is performed in order to suppress generation of unburned fuel components and white smoke during low load operation such as when starting an engine. In addition, by using the external EGR, exhaust gas, which is an inert gas, is supplied to the combustion chamber, and the maximum combustion temperature is lowered to reduce the amount of nitrogen oxides generated. In addition, since a diesel engine injects fuel directly into a combustion chamber, generation | occurrence | production of fuel in a combustion chamber is not avoided, and local hot parts generate | occur | produce, thereby causing a large amount of nitrogen oxides. That is, in diesel engines, the external EGR is used for the purpose of suppressing nitrogen oxides, and in recent years, in which the exhaust gas countermeasure is important, in the low load operation region, the operation region used in combination with intake heating has been expanded.

한편, 예혼합 압축 착화 연소에 있어서는 저외기 온도시 등의 저부하 운전시 및 중부하 운전시에는 흡기 (혼합기) 를 가열함으로써 착화성이 향상되어, 실화의 발생이 억제된다. 또한, 예혼합 압축 착화 연소에 있어서, 고부하 운전시의 외부 EGR 의 이용은 노킹을 억제할 수 있기 때문에 유효하다. 그러나, 저외기 온도시 등의 저부하 운전시 및 중부하 운전시에 있어서는 외부 EGR 의 이용은 착화성을 저하시키기 때문에 바람직하지 않다. 즉, 예혼합 압축 착화에 있어서는 흡기 가열은 착화성을 향상시키고, 외부 EGR 은 착화성을 억제하므로, 각각이 사용되는 운전 영역이 상이하기 때문에, 외부 EGR 과 흡기 가열은 병용하여 사용되지 않는다.On the other hand, in the premixed compression ignition combustion, the intake (mixer) is heated during low load operation such as at low outside air temperature and during heavy load operation to improve the ignition and suppress the occurrence of misfire. In addition, in premixed compression ignition combustion, the use of external EGR during high load operation is effective because knocking can be suppressed. However, the use of the external EGR is not preferable in low load operation such as at low ambient temperature and during heavy load operation, because it lowers the flammability. That is, in premixed compression ignition, intake heating improves the flammability and external EGR suppresses the flammability. Therefore, the external EGR and the intake heating are not used in combination because the operating regions used are different.

보충하면, 예혼합 압축 착화 연소에서는 연료와 공기가 거의 균일하게 혼합된 혼합기를, 연소실에서 자착화시키기 때문에, 연료가 편재되는 디젤 엔진, 화염 면에서 국소적인 고온부가 발생하는 불꽃 점화 연소 (예를 들어 가솔린 엔진) 와 비교하여, 국소적인 고온부가 발생하기 어려워 최고 연소 온도도 낮다. 따라서, 질소 산화물의 발생량이 적고, 질소 산화물의 발생을 억제할 목적에서 외부 EGR 을 사용할 필요가 없다.In addition, in premixed compression ignition combustion, a mixer in which the fuel and air are mixed almost uniformly is magnetized in the combustion chamber, so that a diesel engine in which the fuel is localized, and a flame ignition combustion in which a local high temperature portion is generated in flames (for example, Compared with gasoline engines, local hot spots are less likely to occur and the maximum combustion temperature is also lower. Therefore, the amount of nitrogen oxides generated is small, and there is no need to use external EGR for the purpose of suppressing the generation of nitrogen oxides.

상기와 같이, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 에서는 외부 EGR 과 흡기 가열을 병용하지 않기 때문에, 열교환기 (40) 는 (엔진 부하 및 엔진 회전수에 따라 정해지는) 운전 영역에 따라, EGR 가스의 냉각 및 흡기 가열 중 어느 일방만을 실시한다. 그 때문에, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 이 상기와 같이 구성됨으로써, EGR 쿨러로서 사용되는 열교환기 (40) 를 그대로의 구성으로 흡기 가열에도 사용할 수 있기 때문에, 열교환부를 하나밖에 갖지 않는 일반적인 열교환기 하나보다 열교환기가 대형화되지 않는다. 그 때문에, 간단한 구성에 의해 EGR 가스의 냉각 및 흡기 가열을 실시할 수 있다. 또한, EGR 쿨러를 갖는 기존의 EGR 통로를 이용하여, 간단한 배관 구조의 변경, 추가에 의해 상기와 같은 구성을 실현할 수 있다. 또한, 흡기 통로 및 EGR 통로를 이루는 배관, 냉각수용 배관을 포함하여 1 개의 열교환기에 다수의 배관을 접속할 필요가 없고, 내연 기관 주변에 배치하는 데에 있어서의 설계상의 제약이 완화되므로, 보다 공간 절약화를 도모하여, EGR 가스의 냉각 및 흡기 가열을 실시할 수 있다.As described above, since the premixed compression ignition engine 1 does not use the external EGR together with intake heating, the heat exchanger 40 generates the EGR gas according to the operating region (determined according to the engine load and the engine speed). Only one of cooling and intake heating is performed. Therefore, since the premixed compression ignition engine 1 is comprised as mentioned above, since the heat exchanger 40 used as an EGR cooler can be used also for intake heating by the structure as it is, the general heat exchanger which has only one heat exchange part. The heat exchanger does not become larger than one. Therefore, cooling and intake air heating of EGR gas can be performed with a simple structure. In addition, by using an existing EGR passage having an EGR cooler, the above configuration can be realized by a simple change and addition of the piping structure. In addition, it is not necessary to connect a plurality of pipes to one heat exchanger, including the pipes constituting the intake passage and the EGR passage and the cooling water pipe, and design constraints for disposing around the internal combustion engine are alleviated, thereby further saving space. In addition, the cooling and intake air heating of the EGR gas can be performed.

또한, EGR 밸브 (30v) 는 EGR 통로 (30p) 에 있어서, 가열용 흡기 통로 (20p) 의 하류단 (연통부 (20b)) 보다 상류측에 형성되어 있기 때문에, 가열된 흡기 (혼합기) 를, EGR 통로 (30p) 에 있어서, 연통부 (20b) 보다 상류측으로 유입시키지 않고, EGR 통로 (30p) 의 연통부 (20b) 보다 하류측, 및 흡기 통로 (11p) 를 경유하여 연소실 (10) 로 환류시킬 수 있고, 또한 EGR 밸브를 닫았을 때, EGR 가스가 가열용 흡기 통로 (20p) 로 유입되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the EGR valve 30v is formed in the EGR passage 30p on the upstream side of the downstream end of the heating intake passage 20p (communication portion 20b), the heated intake (mixer), In the EGR passage 30p, the gas is refluxed to the combustion chamber 10 via the intake passage 11p and the downstream side than the communication portion 20b of the EGR passage 30p without being flowed upstream from the communication portion 20b. When the EGR valve is closed, the EGR gas can be prevented from flowing into the heating intake passage 20p.

또한, 전환 밸브 (11v) 는 분기부 (11b) 에 형성되어 있기 때문에, 열교환기 (40) 에 의해 가열하는 흡기 (혼합기) 를, 가열용 흡기 통로 (20p) 로 적극적으로 보내는 것이 가능해진다. 한편, 열교환기 (40) 를 통과하지 않는 흡기 (혼합기) 는 가열용 흡기 통로 (20p) 에 들어가지 않고, 모두가 흡기 통로 (11p) 를 통과한다. 그 때문에, 흡기의 유통이 효율적으로 실시된다.Moreover, since the switching valve 11v is formed in the branch part 11b, it becomes possible to actively send intake | air-intake (mixer) heated by the heat exchanger 40 to the heating intake passage 20p. On the other hand, the intake air (mixer) which does not pass through the heat exchanger 40 does not enter the heating intake passage 20p, and all pass through the intake passage 11p. Therefore, circulation of intake air is performed efficiently.

또한, 열교환기 (40) 는 내부를 엔진의 순환 냉각수가 통과하고 있는 것이므로, 엔진의 열을 이용할 수 있고, EGR 가스의 냉각 및 흡기 가열을 더욱 간단한 구성에 의해 실시할 수 있다.In addition, since the heat exchanger 40 passes through the circulating cooling water of the engine, the heat of the engine can be used, and the cooling and intake heating of the EGR gas can be performed by a simpler configuration.

또한, 본 발명의 예혼합 압축 착화 기관의 흡배기 장치 (60) 는 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 간단한 구성에 의해, EGR 가스의 냉각 및 흡기 가열을 실시할 수 있다. 또한, EGR 쿨러를 갖는 기존의 EGR 통로를 이용하여, 간단한 배관 구조의 변경, 추가에 의해 상기와 같은 구성을 실현할 수 있다.Moreover, since the intake / exhaust apparatus 60 of the premixed compression ignition engine of this invention is comprised as mentioned above, cooling and intake heating of EGR gas can be performed by a simple structure. In addition, by using an existing EGR passage having an EGR cooler, the above configuration can be realized by a simple change and addition of the piping structure.

(운전 가능 범위의 확대에 대해)(About expansion of driving possibility range)

또한, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 및 흡배기 장치 (60) 를 이용하여, 운전 가능 범위를 저부하측으로 확대할 수 있다. 이것을 도 3 을 이용하여 설명한다. 도 3 은 예혼합 압축 착화 기관 (1) 을 사용한 경우의 운전 영역을 나타내는 개략도이고, 횡축은 엔진 회전수를, 종축은 엔진 부하를 나타내고 있다.In addition, by using the premixed compression ignition engine 1 and the intake and exhaust device 60, the operable range can be expanded to the low load side. This will be described with reference to FIG. 3. 3 is a schematic diagram showing an operating region in the case where the premixed compression ignition engine 1 is used, the horizontal axis represents the engine speed, and the vertical axis represents the engine load.

도 3 에 있어서, HCCI 로서 나타낸 중앙 부분이 예혼합 압축 착화 연소가 실 시되는 영역이고, 그 이외의 주변 부분이 SI (불꽃 점화 연소) 영역이 된다. 이와 같이, 엔진 부하, 엔진 회전수에 따라, 예혼합 압축 착화 연료와 불꽃 점화 연소가 적절히 전환되어 운전된다.In FIG. 3, the center part shown as HCCI is an area | region where premixed compression ignition combustion is performed, and other peripheral parts become SI (flame ignition combustion) area | region. In this way, the premixed compression ignition fuel and the spark ignition combustion are appropriately switched and operated according to the engine load and the engine speed.

그리고, 흡기 가열을 실시하지 않는 기관을 생각한 경우, 자연 흡기로 운전이 실시되는 것은 도 3 의 b 영역만이 된다. 즉, 흡기 가열을 실시하지 않는 경우에는 도면의 a 영역은 불꽃 점화 연소에 의해 운전이 실시된다. 그러나, 예혼합 압축 착화 기관 (1) 과 같이 흡기 가열을 실시하는 경우에는 b 영역에 추가하여, a 영역에서도 예혼합 압축 착화 연소의 운전이 가능해진다.And when the engine which does not perform intake heating is considered, it is only b area | region of FIG. 3 that operation | movement is performed by natural intake. That is, when intake heating is not performed, operation a is carried out in the region a in the figure by spark ignition combustion. However, when intake heating is performed like the premixed compression ignition engine 1, in addition to the b region, the premixed compression ignition combustion can be operated in the a region.

이하, 보다 구체적으로 설명한다. 먼저, 저부하 영역인 a 영역에서의 예혼합 압축 착화 연소에 대해서는 공급되는 연료의 양이 적기 때문에 실화가 발생되기 쉬워진다. 그러나, a 영역에 있어서 흡기 가열을 실시하는 것, 즉, EGR 밸브 (30v) 를 닫아, 전환 밸브 (11v) 에 있어서 가열용 흡기 통로 (20p) 를 흡기 (혼합기) 가 통과하도록 전환함으로써 착화성이 향상되어 실화의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 예혼합 압축 착화 연소가 가능해진다. 이에 의해, 운전 가능 영역을 저부하측으로 확대할 수 있다.Hereinafter, it demonstrates more concretely. First, the premixed compression ignition combustion in a region, which is a low load region, is likely to cause misfire because the amount of fuel supplied is small. However, ignitability is achieved by performing intake heating in the a region, that is, closing the EGR valve 30v and switching the intake passage 20p for heating in the switching valve 11v so that the intake (mixer) passes. Since it can improve and suppress generation | occurrence | production of a misfire, premixed compression ignition combustion becomes possible. Thereby, a driveable area | region can be expanded to a low load side.

예혼합 압축 착화 기관 (1) 에 있어서 이상과 같은 제어를 실시함으로써, 운전 가능 범위를, 저부하측 (a 영역) 으로 확대하는 것이 가능해진다. 또한, 전환 밸브 (11v) 를 적절히 조정함으로써, 외기 온도에 맞춰 흡기 통로 (11p) 및 가열용 흡기 통로 (20p) 의 각각에 대한 흡기의 분배량을 컨트롤함으로써, 연소실 (10) 에 유입되는 흡기 온도를 조정할 수 있다. 그 때문에, 외기 온도의 고저 에 관계 없이, 흡기의 분배 조정에 의해, 운전 범위를 저부하측으로 확대할 수 있다. 또한, 도면의 c 영역은 과급으로 운전되고, 도면의 d 영역은 과급 및 외부 EGR 을 이용함으로써 운전이 가능해진다.By performing the above control in the premixed compression ignition engine 1, it becomes possible to expand an operation | movement range to the low load side (region a). In addition, by adjusting the switching valve 11v appropriately, the intake temperature flowing into the combustion chamber 10 is controlled by controlling the distribution amount of the intake air to each of the intake passage 11p and the heating intake passage 20p in accordance with the outside air temperature. Can be adjusted. Therefore, the operating range can be extended to the low load side by adjusting the distribution of intake air regardless of the elevation of the outside air temperature. In addition, the region c in the figure is operated by supercharging, and the region d in the figure can be operated by using the supercharging and the external EGR.

(변형예)(Variation)

다음으로, 상기 실시형태에 관련된 예혼합 압축 착화 기관의 변형예에 대해, 도 4, 5 를 참조하면서, 상기 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다. 도 4 는 제 1 변형예에 관련된 예혼합 압축 착화 기관의 전체 개략도를 나타내고, 도 5 는 제 2 변형예에 관련된 예혼합 압축 착화 기관의 전체 개략도를 나타내고 있다. 또한, 상기 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.Next, the modification of the premixed compression ignition engine which concerns on the said embodiment is demonstrated centering on a part different from the said embodiment, referring FIG. 4,5. 4 shows an overall schematic diagram of a premixed compression ignition engine according to a first modification, and FIG. 5 shows an overall schematic diagram of a premixed compression ignition engine according to a second modification. In addition, about the part same as the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

(제 1 변형예)(First modification)

먼저, 제 1 변형예에 대해 설명한다. 본 변형예에 관련된 예혼합 압축 착화 기관 (100) 및 흡배기 장치 (160) 에 있어서는 도 4 에 나타내는 바와 같이, 전환 밸브 (111v) 및 EGR 밸브 (130v) 는 가열용 흡기 통로 (20p) 와 EGR 통로 (130p) 의 연통부 (20b) 에 형성되어 있다. 구체적으로는 가열용 흡기 통로 (20p) 와 EGR 통로 (130p) 의 접속부에, 개폐 밸브인 전환 밸브 (111v) 가 형성되고, EGR 통로에 있어서의 연통부 (20b) 의 상류측에 개폐 밸브인 EGR 밸브 (130v) 가 형성되어 있다. 여기에서, 전환 밸브 (111v) 및 EGR 밸브 (130v) 와, ECU (105) 를 접속하고 있는 제어용 케이블 (105d (105e)) 은 상기 실시형태에 있어서의 제어 케이블 (5d, 5e) 을 1 개로 합친 것에 상당한다. 본 변형예에 의하면, 전환 밸브 및 EGR 밸브를, 밸브 (100v) 로서 1 지점에 배치하면 되므로, 예혼합 압축 착화 기관 및 흡배기 장치를 간단한 구성으로 할 수 있다.First, the first modification will be described. In the premixed compression ignition engine 100 and the intake and exhaust device 160 according to the present modification, as shown in FIG. 4, the switching valve 111v and the EGR valve 130v include the heating intake passage 20p and the EGR passage. It is formed in the communication part 20b of 130p. Specifically, the switching valve 111v which is an opening / closing valve is formed in the connection portion of the heating intake passage 20p and the EGR passage 130p, and the EGR serving as the opening / closing valve is located upstream of the communication section 20b in the EGR passage. The valve 130v is formed. Here, the control cable 105d (105e) which connects the switching valve 111v and the EGR valve 130v, and the ECU 105, combined the control cables 5d and 5e in the said embodiment into one. It corresponds to thing. According to this modification, since a switching valve and an EGR valve need only be arrange | positioned as one valve 100v, a premixed compression ignition engine and an intake / exhaust apparatus can be made simple.

(제 2 변형예)(Second modification)

먼저, 제 2 변형예에 대해 설명한다. 본 변형예에 관련된 예혼합 압축 착화 기관 (200) 및 흡배기 장치 (260) 에 있어서는 도 5 에 나타내는 바와 같이, EGR 밸브 (230v) 가, 가열용 흡기 통로 (20p) 와 EGR 통로 (230p) 의 연통부 (20b) (가열용 흡기 통로의 하류단) 부근으로서, EGR 통로 (230p) 에 있어서, EGR 의 흐름 방향에 대해 상류측에 형성되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써도, 상기 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.First, the second modification will be described. In the premixed compression ignition engine 200 and the intake and exhaust device 260 according to the present modification, as shown in FIG. 5, the EGR valve 230v communicates with the heating intake passage 20p and the EGR passage 230p. In the vicinity of the portion 20b (downstream end of the heating intake passage), the EGR passage 230p is provided on the upstream side with respect to the flow direction of the EGR. By setting it as such a structure, the effect similar to the said embodiment is acquired.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 특허 청구의 범위에 기재한 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can variously change and implement within the range described in a claim.

예를 들어, 상기 실시형태에 있어서는 연료 공급로 (2p) 는 흡기 통로 (11p) 에 있어서의 분기부 (11b) 의 상류측에 연통되도록 배치되어 있는데, 이와 같은 위치에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 흡기 통로 (11p) 에 있어서의 EGR 통로 (30p) 와의 연결부 (하류단 (30b)) 의 하류측에 연통되어 있어도 된다 (도 1 의 화살표 C 위치 참조). 연료 공급로 (2p) 를 상기 실시형태의 배치, 또는 화살표 C 위치에 배치함으로써, 전환 밸브 (11v) 에 의해 흡기 통로 (11p) 및 가열용 흡기 통로 (20p) 중 어느쪽이 선택되어 있어도, 흡입 공기의 경로 도중에 있어서 연료를 공급할 수 있다. 한편, 흡기 통로 (11p) 에 있어서의, 분기부 (11b) 와 연결부 (하류단 (30b)) 사이의 위치 (도 1 의 화살표 B 위치 참조) 에 연료 공급로를 배치하는 것은 가열용 흡기 통로 (20p) 가 선택되어 있는 경우, 연료 공급로의 연통 위치가 흡입 공기의 경로 도중은 되지 않기 때문에, 연료의 공급이 불완전한 것이 되므로 바람직하지 않다.For example, in the said embodiment, although the fuel supply path 2p is arrange | positioned so that it may communicate with the upstream side of the branch part 11b in the intake passage 11p, it is not limited to such a position. For example, it may be connected to the downstream side of the connection part (downstream end 30b) with the EGR passage 30p in the intake passage 11p (refer to the arrow C position in FIG. 1). Even if either of the intake passage 11p and the heating intake passage 20p is selected by the switching valve 11v by arrange | positioning the fuel supply path 2p in the arrangement | positioning of the said embodiment, or the arrow C position, suction Fuel can be supplied along the air path. On the other hand, arranging the fuel supply path at a position (see arrow B position in FIG. 1) between the branch portion 11b and the connecting portion (downstream end 30b) in the intake passage 11p is a heating intake passage ( When 20p) is selected, since the communication position to the fuel supply path is not in the middle of the path of the intake air, the supply of fuel is incomplete, which is not preferable.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 스로틀 (3) 은 흡기 통로 (11p) 에 있어서, 분기부 (11b) 의 상류측에 배치되어 있는데, 이와 같은 배치에는 한정되지 않고, EGR 통로 (30p) 와의 연결부 (하류단 (30b)) 의 하류측에 형성되어 있어도 된다 (도면의 화살표 C 위치 참조). 스로틀 (3) 을 상기 실시형태의 배치, 또는 화살표 C 위치에 배치함으로써, 전환 밸브 (11v) 에 의해 흡기 통로 (11p) 및 가열용 흡기 통로 (20p) 중 어느쪽이 선택되어 있어도, 흡기를 전방으로 보내거나, 또는 후방으로부터 흡인할 수 있다. 한편, 흡기 통로 (11p) 에 있어서의, 분기부 (11b) 와 연결부 (하류단 (30b)) 사이의 위치 (도 1 의 화살표 B 위치 참조) 에 스로틀을 배치하는 것은 가열용 흡기 통로 (20p) 가 선택되어 있는 경우, 흡기량의 조정이 곤란해지므로 바람직하지 않다.In addition, in the said embodiment, although the throttle 3 is arrange | positioned in the upstream side of the branch part 11b in the intake passage 11p, it is not limited to such arrangement, but is the connection part (downstream) with EGR passage 30p. It may be provided downstream of the stage 30b (see arrow C position in the drawing). By arrange | positioning the throttle 3 in the arrangement | positioning of the said embodiment or the arrow C position, even if any of the intake passage 11p and the heating intake passage 20p is selected by the switching valve 11v, the intake air is taken forward Can be sent in or sucked in from the rear. On the other hand, arranging the throttle at the position (see arrow B position in FIG. 1) between the branch portion 11b and the connecting portion (downstream end 30b) in the intake passage 11p is the heating intake passage 20p. When is selected, since adjustment of the intake amount becomes difficult, it is not preferable.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 예혼합 압축 착화 연소가 가능한 운전 영역을, 주로 저부하측으로 넓히기 위해 내부 EGR 을 이용하고, 고부하측으로 넓히기 위해 과급기 (11t) 를 이용하고 있는데, 이들 구성은 반드시 필수는 아니다. 내부 EGR 이나 과급기를 이용하지 않는 경우에는 예혼합 압축 착화 연소가 가능한 운전 영역을 좁히게 되는데, 본 발명을 적용하여, 흡기 가열 및 외부 EGR 을 이용하는 것은 가능하다. 또한, 예혼합 압축 착화 연소가 가능한 운전 영역을 넓히 는 수단으로는 내부 EGR 을 사용하는 대신에, 연소실 내의 압축비를 높이는 것도 제안되어 있고, 이와 같은 예혼합 압축 착화 기관에 본 발명을 적용할 수도 있다.Moreover, in the said embodiment, although the internal EGR is used to expand the operation area | region which premixed compression ignition combustion is possible mainly to the low load side, and the supercharger 11t is used to spread it to the high load side, these structures are not necessarily essential. . When the internal EGR or the supercharger is not used, the operating range in which premixed compression ignition combustion is possible is narrowed. However, by applying the present invention, it is possible to use intake air heating and external EGR. In addition, instead of using an internal EGR as a means for widening the operating region in which premixed compression ignition combustion is possible, it is also proposed to increase the compression ratio in the combustion chamber, and the present invention can be applied to such a premixed compression ignition engine. .

또한, 상기 실시형태에 있어서는 가스 연료를 사용하는 내연 기관을 전제로 하고 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니고, 가솔린 엔진 등 다른 형식의 내연 기관에 적용해도 된다. 또한, 예를 들어 가솔린 엔진의 경우에는 연료 공급 수단으로서 상기 실시형태에 있어서의 믹서 대신에 캬브레이터 또는 인젝터를 사용하는 등, 연료 공급 수단은 적절히 변경하면 된다.In addition, in the said embodiment, although the internal combustion engine which uses gaseous fuel is assumed as a premise, it does not specifically limit but may apply to other types of internal combustion engines, such as a gasoline engine. For example, in the case of a gasoline engine, a fuel supply means may be suitably changed, such as using a carbulator or an injector instead of the mixer in the said embodiment as a fuel supply means.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 열교환기 (40) 의 열교환 매체로서 엔진의 순환 냉각수를 사용하고 있는데, 열교환 매체는 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실시형태에 기재된 가스 엔진이, 가스 히트 펌프 용도에 이용되고 있는 경우에는 장치 내에 존재하는 난방용 온수 배관을 이용해도 된다. 저외기온보다 고온으로서, EGR 가스 (배기 가스) 보다 저온의 열교환 매체가 있으면, 특별히 한정 없이 이용할 수 있다.In addition, in the said embodiment, although the circulating cooling water of an engine is used as a heat exchange medium of the heat exchanger 40, a heat exchange medium is not specifically limited to this. For example, when the gas engine of the said embodiment is used for a gas heat pump use, you may use the hot water piping for heating which exists in an apparatus. If there is a heat exchange medium that is higher than the low ambient temperature and lower than the EGR gas (exhaust gas), it can be used without particular limitation.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 예혼합 압축 착화 연소가 가능한 운전 영역을 넓히기 위해 과급기 (11t) 를 이용하고 있지만, 이것은 필수는 아니다. 예혼합 압축 착화 연소가 가능한 운전 영역을, 고부하측으로 넓힐 필요성이 낮은 경우에는 과급기 및 외부 EGR 에 의한 제어를 생략해도 된다. 운전 영역을 고부하측으로 넓힐 필요성이 낮은 경우란, 예를 들어 일부의 정치형 엔진과 같이, 상용하는 운전 영역이 저중부하역에 좁게 한정되는 용도에 사용되는 경우가 해당한다. 또한, 과급기를 사용한 경우만큼은 아니지만, 내부 EGR 에 의한 제어의 고부하 측, 즉 내부 EGR 이 감소하여 흡입되는 혼합기량이 증가한 상태에서, 외부 EGR 을 병용하면, 도 6 의 e 와 같이, 과급기를 이용하지 않고 예혼합 압축 착화 연소의 운전 가능 영역을 확대할 수도 있다. 도 6 에 있어서, a, b, e 는 내부 EGR 의 양을 제어하고 있는 영역으로서, a 는 저외기온·저부하시에 흡기 가열을 실시하여 실화를 억제하고 있는 영역, e 는 고부하시에 외부 EGR 을 병용함으로써 노킹을 억제하여 운전 영역을 확대하고 있는 영역이다.In addition, in the said embodiment, although the supercharger 11t is used in order to enlarge the operation area | region which can premix compression ignition combustion, this is not essential. When the necessity of widening the operating region where premixed compression ignition combustion is possible to the high load side is low, the control by the supercharger and the external EGR may be omitted. The case where the need to widen the driving region to the high load side is low corresponds to a case where a commercial driving region is used for a narrowly restricted low load station, such as some stationary engines. In addition, although not as the case of using the supercharger, when the external EGR is used in combination with the high load side of the control by the internal EGR, that is, the internal EGR decreases and the amount of the mixed suction is increased, as shown in e of FIG. 6, the supercharger is not used. The operable area of premixed compression ignition combustion can be enlarged without. In Fig. 6, a, b, and e are regions for controlling the amount of internal EGR, a is a region in which intake heating is performed under low ambient temperature and low load to suppress misfire, and e is an external EGR under high load. By using it together, knocking is suppressed and the area | region which expands an operation area is shown.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 예혼합 압축 착화 기관 및 흡배기 장치의 전체 개략도이고,1 is an overall schematic diagram of a premixed compression ignition engine and an intake and exhaust device according to one embodiment of the present invention;

도 2 는 도 1 의 예혼합 압축 착화 기관의 EGR 밸브 및 전환 밸브의 제어 상태를 나타내는 차트이고,FIG. 2 is a chart showing a control state of an EGR valve and a switching valve of the premixed compression ignition engine of FIG. 1,

도 3 은 도 1 의 예혼합 압축 착화 기관을 사용한 경우의 운전 영역을 나타내는 개략도이고,3 is a schematic view showing an operating region when the premixed compression ignition engine of FIG. 1 is used,

도 4 는 도 1 의 예혼합 압축 착화 기관의 제 1 변형예를 나타내는 전체 개략도이고,4 is an overall schematic view showing a first modification of the premixed compression ignition engine in FIG. 1,

도 5 는 도 1 의 예혼합 압축 착화 기관의 제 2 변형예를 나타내는 전체 개략도이고,5 is an overall schematic view showing a second modification of the premixed compression ignition engine of FIG. 1,

도 6 은 도 1 의 예혼합 압축 착화 기관에 있어서, 과급기를 이용하지 않고 예혼합 압축 착화 연소가 가능한 운전 영역을 확대한 경우의 운전 영역을 나타내는 개략도이다.FIG. 6 is a schematic diagram showing an operating region in the case where the operating region in which the premixed compression ignition combustion is possible without using a supercharger is enlarged in the premixed compression ignition engine of FIG. 1.

Claims (6)

연소실과,Combustion chamber, 당해 연소실에 대한 흡기의 통로가 되는 흡기 통로와,An intake passage that serves as an intake passage for the combustion chamber, 상기 연소실로부터의 배기의 통로가 되는 배기 통로와,An exhaust passage serving as an exhaust passage from the combustion chamber, 당해 배기 통로 및 상기 흡기 통로에 연통되어 있고, 상기 연소실로부터의 배기의 일부를 EGR 가스로서 상기 연소실로 환류시키기 위한 EGR 통로와,An EGR passage communicating with the exhaust passage and the intake passage, for returning a part of the exhaust gas from the combustion chamber to the combustion chamber as an EGR gas; 당해 EGR 통로 도중에 형성되고, EGR 가스의 냉각을 실시하는 열교환기와,A heat exchanger formed in the middle of the EGR passage and cooling the EGR gas, 상기 EGR 통로 도중에 형성되고, 상기 EGR 통로의 개폐 상태를 조정하기 위한 EGR 밸브와,An EGR valve formed in the middle of the EGR passage, for adjusting the opening and closing state of the EGR passage, 상기 흡기 통로에 있어서 상기 EGR 통로의 하류단보다 상류측에 형성된 분기부로부터 분기되고, 또한, 하류단이 상기 EGR 통로에 있어서의 상기 열교환기의 상류측에 연통되는 가열용 흡기 통로와,A heating intake passage branched from a branch portion formed upstream from a downstream end of the EGR passage in the intake passage, and further downstream connected to an upstream side of the heat exchanger in the EGR passage; 상기 분기부보다 하류측에 있어서의 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 각각을 통과하는 흡기의 양을 조정하기 위한 전환 밸브와,A switching valve for adjusting an amount of intake air passing through each of the intake passage and the heating intake passage on the downstream side from the branch; 상기 EGR 밸브가 닫혀 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 적어도 어느 하나를 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환하고,When the EGR valve is closed, the intake air flowing into the combustion chamber is switched so as to pass through at least one of the intake passage and the heating intake passage on the downstream side of the branch portion, 상기 EGR 밸브가 열려 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로만을 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환 하도록 제어하는 제어 수단Control means for controlling the intake air flowing into the combustion chamber to switch the switching valve so as to pass only the intake passage downstream of the branch when the EGR valve is open; 을 갖는 것을 특징으로 하는 예혼합 압축 착화 기관.Premixed compression ignition engine, characterized in that having a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 EGR 밸브는 상기 EGR 통로에 있어서, 상기 가열용 흡기 통로의 하류단보다 상류측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 예혼합 압축 착화 기관.The EGR valve is a premixed compression ignition engine, characterized in that the EGR passage is formed upstream from a downstream end of the heating intake passage. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 전환 밸브는 상기 분기부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 예혼합 압축 착화 기관.The switching valve is formed in the branch portion pre-mix compression ignition engine, characterized in that. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 전환 밸브 및 상기 EGR 밸브는 상기 가열용 흡기 통로와 상기 EGR 통로의 연통부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 예혼합 압축 착화 기관.The switching valve and the EGR valve are formed in a communication portion of the heating intake passage and the EGR passage. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 열교환기는 내부를 엔진의 순환 냉각수가 통과하고 있는 것인 예혼합 압축 착화 기관.The heat exchanger is a pre-mix compression ignition engine that is passed through the circulation cooling water of the engine. 연소실과, 당해 연소실로부터의 배기의 통로가 되는 배기 통로를 갖는 예혼 합 압축 착화 기관에 사용되는 예혼합 압축 착화 기관의 흡배기 장치에 있어서,In the intake and exhaust device of a premixed compression ignition engine used for a premixed compression ignition engine having a combustion chamber and an exhaust passage serving as an exhaust passage from the combustion chamber, 상기 연소실로 통하는 흡기 통로와,An intake passage leading to the combustion chamber; 상기 배기 통로 및 상기 흡기 통로에 연통되어 있고, 상기 연소실로부터의 배기를 EGR 가스로서 상기 연소실로 환류시키기 위한 EGR 통로와,An EGR passage communicating with the exhaust passage and the intake passage, for returning the exhaust gas from the combustion chamber to the combustion chamber as an EGR gas; 당해 EGR 통로 도중에 형성되고 EGR 가스의 냉각을 실시하는 열교환기와,A heat exchanger formed during the EGR passage and cooling the EGR gas, 상기 EGR 통로 도중에 형성되고, 상기 EGR 통로를 개폐하기 위한 EGR 밸브와,An EGR valve formed in the middle of the EGR passage, for opening and closing the EGR passage, 상기 흡기 통로에 있어서 상기 EGR 통로의 하류단보다 상류측에 형성된 분기부로부터 분기되고, 또한, 하류단이 상기 EGR 통로에 있어서의 상기 열교환기의 상류측에 연통되는 가열용 흡기 통로와,A heating intake passage branched from a branch portion formed upstream from a downstream end of the EGR passage in the intake passage, and further downstream connected to an upstream side of the heat exchanger in the EGR passage; 상기 분기부보다 하류측에 있어서 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 각각을 통과하는 흡기의 양을 조정하기 위한 전환 밸브와,A switching valve for adjusting an amount of intake air passing through each of the intake passage and the heating intake passage on a downstream side from the branch; 상기 EGR 밸브가 닫혀 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로 및 상기 가열용 흡기 통로의 적어도 어느 하나를 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환하고,When the EGR valve is closed, the intake air flowing into the combustion chamber is switched so as to pass through at least one of the intake passage and the heating intake passage on the downstream side of the branch portion, 상기 EGR 밸브가 열려 있는 경우에는 상기 연소실로 유입되는 흡기가, 상기 분기부의 하류측에 있어서 상기 흡기 통로만을 통과하도록 상기 전환 밸브를 전환하도록 제어하는 제어 수단Control means for controlling the intake air flowing into the combustion chamber to switch the switching valve so as to pass only the intake passage downstream of the branch when the EGR valve is open; 을 갖는 것을 특징으로 하는 예혼합 압축 착화 기관의 흡배기 장치.An intake and exhaust device of a premixed compression ignition engine, characterized in that it has a.
KR1020080015906A 2007-02-21 2008-02-21 Homogeneous charge compression ignition engine and air intake and exhaust system thereof KR20080077935A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007040404A JP2008202520A (en) 2007-02-21 2007-02-21 Premixed compression self-ignition engine and its intake and exhaust system
JPJP-P-2007-00040404 2007-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080077935A true KR20080077935A (en) 2008-08-26

Family

ID=39678116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080015906A KR20080077935A (en) 2007-02-21 2008-02-21 Homogeneous charge compression ignition engine and air intake and exhaust system thereof

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080196406A1 (en)
JP (1) JP2008202520A (en)
KR (1) KR20080077935A (en)
CN (1) CN101251039B (en)
DE (1) DE102008000302A1 (en)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4877349B2 (en) * 2009-03-27 2012-02-15 マツダ株式会社 Method and system for controlling exhaust gas recirculation in an internal combustion engine
US8056339B2 (en) * 2010-01-08 2011-11-15 Ford Global Technologies, Llc Warming intake air using EGR cooler in dual-throttle boosted engine system
CN101915180B (en) * 2010-06-11 2012-01-11 北京工业大学 Internal-combustion engine with waste heat reclamation and utilization function and control method
DE112011103078B4 (en) * 2010-09-14 2016-12-08 Cummins Inc. Compressor inlet mixer system and method of compressor inlet mixing
JP5314719B2 (en) 2011-02-28 2013-10-16 三菱重工業株式会社 Gas engine air supply device
RU2014102419A (en) * 2011-07-28 2015-09-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся DEVICE FOR CONTROL OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
WO2013112169A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 International Engine Intellectual Property Company, Llc Multi-fuel engine
JP5910423B2 (en) * 2012-09-07 2016-04-27 マツダ株式会社 Spark ignition engine
JP5753142B2 (en) * 2012-09-19 2015-07-22 本田技研工業株式会社 Combustion control device for internal combustion engine and method for burning homogeneous lean mixture
JP2014173530A (en) * 2013-03-11 2014-09-22 Mazda Motor Corp Compression self-ignition type engine
JP5904144B2 (en) * 2013-03-11 2016-04-13 マツダ株式会社 Compression self-ignition engine
US9453481B2 (en) * 2013-06-04 2016-09-27 Ford Global Technologies, Llc System and method for operating an engine
WO2016018197A1 (en) * 2014-07-28 2016-02-04 Ashmann Marshall Multi-cycle stratified internal combustion system
US9541017B2 (en) * 2014-10-07 2017-01-10 Ford Global Technologies, Llc Throttle bypass turbine with exhaust gas recirculation
JP6380446B2 (en) 2016-03-30 2018-08-29 トヨタ自動車株式会社 Vehicle control device
JP6414143B2 (en) * 2016-06-16 2018-10-31 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
WO2018096652A1 (en) * 2016-11-25 2018-05-31 マツダ株式会社 Control device for compression autoignition engine
US10393041B2 (en) * 2016-12-16 2019-08-27 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
JP2023529568A (en) * 2020-06-04 2023-07-11 ▲塗▼▲業▼初 high pressure gas compression ignition engine
CN116291851B (en) * 2023-02-13 2023-10-20 合肥工业大学 Homogeneous charge compression ignition device and method thereof

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2633698A (en) * 1948-02-05 1953-04-07 Nettel Frederick Turbosupercharger means to heat intake of compression-ignition engine for starting
FR2283314A1 (en) * 1974-08-01 1976-03-26 France Etat IMPROVEMENTS FOR SUPERCHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINES, COMPRESSION IGNITION
FR2308784A1 (en) * 1975-04-24 1976-11-19 France Etat IMPROVEMENTS TO ENGINE SYSTEMS INCLUDING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE SUPERCHARGED BY TURBOCHARGER
FR2478736A1 (en) * 1980-03-21 1981-09-25 Semt METHOD AND SYSTEM FOR POWER GENERATION BY SUPERIOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US5802846A (en) * 1997-03-31 1998-09-08 Caterpillar Inc. Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
US5771868A (en) * 1997-07-03 1998-06-30 Turbodyne Systems, Inc. Turbocharging systems for internal combustion engines
US6374613B1 (en) * 1998-11-24 2002-04-23 Claudio Filippone Miniaturized waste heat engine
US6286489B1 (en) * 1998-12-11 2001-09-11 Caterpillar Inc. System and method of controlling exhaust gas recirculation
AT3753U1 (en) * 1999-06-24 2000-07-25 Avl List Gmbh INTERNAL COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR WITH AUTO IGNITION
DE10025500B4 (en) * 2000-05-23 2013-05-29 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Internal combustion engine with cooling circuit and a connected to this heat exchanger
US6360732B1 (en) * 2000-08-10 2002-03-26 Caterpillar Inc. Exhaust gas recirculation cooling system
FR2835884B1 (en) 2002-02-12 2005-03-18 Valeo Thermique Moteur Sa METHOD FOR CONTROLLING THE GAS TEMPERATURE ADMITTED IN A MOTOR VEHICLE ENGINE, EXCHANGER AND DEVICE FOR MANAGING THE TEMPERATURE OF THESE GASES
FR2836700A1 (en) * 2002-03-01 2003-09-05 Renault LOW PRESSURE EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM
FR2847005B1 (en) * 2002-11-12 2005-02-18 Peugeot Citroen Automobiles Sa IMPROVED DEVICE FOR THERMALLY REGULATING THE INTAKE AIR OF A RECIRCULATED ENGINE AND EXHAUST GAS EMITTED BY THIS ENGINE
FR2847004B1 (en) * 2002-11-12 2005-07-29 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR THERMALLY REGULATING THE INTAKE AIR OF A RECIRCULATED ENGINE AND EXHAUST GAS EMITTED BY THIS ENGINE
US6675579B1 (en) * 2003-02-06 2004-01-13 Ford Global Technologies, Llc HCCI engine intake/exhaust systems for fast inlet temperature and pressure control with intake pressure boosting
JP2005090468A (en) * 2003-09-22 2005-04-07 Toyota Industries Corp Egr device of premixed compression self ignition internal combustion engine, and ignition timing control method of premixed compression self ignition internal combustion engine
WO2006052993A2 (en) * 2004-11-08 2006-05-18 Southwest Research Institute Secondary engine providing exhaust-gas to egr system
US7389771B2 (en) * 2006-08-30 2008-06-24 Cummins, Inc. Closed loop EGR control method and system using water content measurement

Also Published As

Publication number Publication date
CN101251039B (en) 2011-03-23
US20080196406A1 (en) 2008-08-21
JP2008202520A (en) 2008-09-04
DE102008000302A1 (en) 2008-09-11
CN101251039A (en) 2008-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080077935A (en) Homogeneous charge compression ignition engine and air intake and exhaust system thereof
US6675579B1 (en) HCCI engine intake/exhaust systems for fast inlet temperature and pressure control with intake pressure boosting
CN109083770B (en) Method for operating an internal combustion engine
CN101413449B (en) Homogenous charge compression ignition engine and controlling method of the engine
US9657688B2 (en) Assembly comprising a heat engine and an electric compressor
CN104047766A (en) Compression self-ignition engine
MXPA01003078A (en) Exhaust gas recirculation system for a turbocharged engine.
US11181054B2 (en) Intake-air temperature controlling device for engine
CN104114828A (en) Cooling device for internal combustion engine
CN102444507B (en) Gas inlet and outlet system for homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine, gas inlet control method and engine
JPWO2012176286A1 (en) Control device for internal combustion engine
CN101245730B (en) Homogeneous compression ignition petrol engine intake system for hybrid power vehicle
EP3674527B1 (en) Intake-air temperature controlling device, engine, vehicle, method of intake-air temperature, and computer program prodct
US20140109884A1 (en) Automotive engine coolant and heating system
CN107781021B (en) Engine cooling system for vehicle and vehicle
RU2537660C1 (en) Method of ice adjustment
CN109252990B (en) Air inlet temperature control system meeting requirements of gasoline compression ignition full working condition on air inlet temperature
US20240141844A1 (en) Work vehicle compression ignition power system having thermally stratified engine combustion chambers
CN209976626U (en) Two-stroke homogeneous charge compression ignition engine
US10358988B2 (en) Internal combustion engine
JP4719142B2 (en) Multi-cylinder 4-cycle engine with internal EGR system
JP2017172565A (en) Engine warming-up device
US20210172393A1 (en) Supercharger-equipped engine
US20050235971A1 (en) Method of heating the interior of a vehicle
US20140230417A1 (en) Exhaust gas combustion system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application